Messschaltungen

Häufig sollen Spannung und Stromstärke gleichzeitig an einem elektrischen Bauteil gemessen werden. Dafür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten der Schaltung. Unterschieden wird zwischen der spannungsrichtigen und der stromrichtigen Schaltung. Da es bei diesen Schaltungen um die Schaltung von Messgeräten geht, spricht auch von Messschaltungen.

Bei der spannungsrichtigen Schaltung (Bild 2) zeigt der Spannungsmesser genau die Spannung an, die am Bauteil anliegt, denn Spannungsmesser und Bauteil sind parallel geschaltet und für die Parallelschaltung gilt:

$U=U_1=U_2$

Der Strommesser dagegen zeigt die Gesamtstromstärke an, die durch Spannungsmesser und Bauteil fließt, denn es gilt:

$I=I_1+I_2$

Die gemessene Stromstärke ist damit größer als die Stromstärke durch das Bauelement. Der Messfehler ist klein, wenn der Widerstand des Spannungsmessers sehr groß gegenüber dem Widerstand des Bauteils ist.

Bei der stromrichtigen Messschaltung zeigt der Strommesser genau die Stromstärke an, die in dem Bauteil fließt, denn Strommesser und Bauteil sind in Reihe geschaltet und dafür gilt:

$I=I_1=I_2$

Der Spannungsmesser dagegen zeigt die Gesamtspannung an, die an Strommesser und Bauteil anliegt, denn es gilt:

$U=U_1+U_2$

Die gemessene Spannung ist damit größer als die Spannung am Bauteil. Der Messfehler ist klein, wenn der Widerstand des Strommessers sehr klein gegenüber dem Widerstand des Bauteils ist.

Trotzdem ist jede gleichzeitige Spannungs- und Stromstärkemessung an einem Bauteil mit einem Messfehler durch die Experimentieranordnung behaftet.
Welche der beiden Schaltungen man wählt, hängt bei einem Experiment von der Aufgabenstellung und von den gegebenen Bedingungen ab. Als eine Regel, die für viele Fälle angewendet werden kann, lässt sich formulieren:

Ist der Widerstand des Bauteils sehr groß, so sollte man die stromrichtige Messschaltung bevorzugen (z. B. bei einer Diode in Sperrichtung). Bei kleinem Widerstand des Bauteils empfiehlt sich die spannungsrichtige Messschaltung.