Spannung messen: Unterschiedliche Spannungsquellen

Spannung messen: Unterschiedliche Spannungsquellen (Leerlaufspannung)

Spannungen kann man in Schaltungen an Bauteilen messen oder direkt an einer Spannungsquelle. An Bauteilen spricht man manchmal von einem Spannungsabfall. An Spannungsquellen von der Gesamtspannung, Betriebsspannung oder auch Leerlaufspannung.

Wir interessieren uns für die Leerlaufspannung von Spannungsquellen. Gemeint ist die Spannungsquelle im unbelasteten Zustand, also ohne Verbraucher. Hierzu wählst Du einfach die für Dich verfügbaren Spannungsquellen aus. Hier ein paar Ideen für Spannungsquellen, die in jedem Haushalt zu finden sind und bei sachgerechter Handhabung ungefährlich sind.

  • Batterie mit 1,5 Volt (Typ AAA oder AA)
  • Akku mit 1,2 Volt (Typ AAA oder AA)
  • Block-Batterie mit 9 Volt (neu)
  • Block-Batterie mit 9 Volt (gebraucht)
  • USB-Netzteil mit 5 Volt

Bei den folgenden Messungen ist es wichtig, dass das Messgerät eine eigene Stromversorgung (Batterie oder Netzteil) hat. Wenn nicht, dann misst Du die Spannungsquelle im belasteten Zustand. Das wäre auch Ok, aber nicht sinnvoll. Wir wollen eine Spannungsquelle im unbelasteten Zustand messen.

Messung

Spannungsquelle M1: AA-Batterie (neu) M2: USB-Netzteil M3: 9V-Batterie (neu) M4: 9V-Batterie (gebraucht)
Nennspannung 1,5 V 5 V 9 V 9 V
Spannung (gemessen)        

Was messen wir? Wir messen die Spannung direkt an einer unbelasteten und damit unbeschalteten Spannungsquelle.

Welches Messergebnis erwarten wir? Wir erwarten die Nennspannung, die für diese Spannungsquelle angegeben ist.

Lösung zur Messung

Spannungsquelle M1: AA-Batterie (neu) M2: USB-Netzteil M3: 9V-Batterie (neu) M4: 9V-Batterie (gebraucht)
Nennspannung (V) 1,5 5 9 9
Spannung (V) mit MVM 1,50 5,00 8,80 3,20
Spannung (V) mit DMM 1,51 5,07 9,47 2,99
  • Messung mit Mini-Voltmeter (MVM)
  • Messung mit Digitalmultimeter (DMM)

Ein Digitalmultimeter (DMM) hat eine Batterie und somit eine eigene Stromversorgung. Ein Mini-Voltmeter (MVM) nicht. Dieses muss an eine eigene Batterie angeschlossen werden. Der negative Pol bzw. GND oder 0 Volt beider Spannungsquellen müssen miteinander verbunden werden.

Beobachtungen, Erkenntnisse und Erklärungen

Die Messergebnisse können schon sehr stark von den angenommenen Werten, die Nennspannungen, abweichen. Unter anderem ist das Messergebnis vom Ladezustand einer Batterien bzw. von der Stabilisierung des Netzteils abhängig.
Hier muss man noch berücksichtigen, dass wir hier die Leerlaufspannung der Spannungsquellen gemessen haben. Unter Belastung sieht die sogenannte Klemmenspannung wieder ganz anders aus.

Das verwendete Mini-Voltmeter (MVM) scheint ziemlich oft daneben zu liegen, wenn man das Digitalmultimeter als Maßstab heranzieht. Das verwendete Digitalmultimeter ist sicherlich genauer, aber eignet sich auch nicht besonders gut als Referenz. Das ist insofern kein großes Problem, wenn man in einer Schaltung jede Messung mit dem selben Messgerät durchführt. Das ständige Wechseln des Messgeräts führt nur zu nicht nachvollziehbaren Messergebnissen.
Problematisch ist ein minderwertiges Messgerät nur dann, wenn wir wirklich exakte Messwerte haben müssen. Dann muss ein Messgerät mit einer möglichst hohen Genauigkeit bzw. geringen Abweichung verwendet werden.

Darf es etwas mehr sein?

Der geneigte Elektronik-Anfänger wird fast zwangsläufig mit den Begriffen Leerlaufspannung und Klemmenspannung beschäftigt. In der Regel, wenn es um Spannungsquellen geht. Finde heraus, was das ist und wie man diese Spannungen misst. Und, was man dabei falsch machen kann.

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