Stromquelle vs. Spannungsquelle

Hallo!

Bin neu hier und hoffe, dass man mir hier weiter helfen kann.

Ich habe momentan einen Meßaufbau zu entwerfen, mit dem ich die Leitfähigkeit eines Stabes während mechanischer Belastung aufnehmen kann.

Dabei sind einige Fragen aufgetreten.

Der Stab ist aus einem sehr schlecht leitenden Material und aller Voraussicht nach, wird sich die Leitfähigkeit bei Längung noch verringern.

Nun dachte ich mir, eine Spannung anzulegen und den Strom zu messen und daraus über die Beziehung U/I=R den Widerstand zu berechnen.

Dann kam jemand auf mich zu und sagte, man würde einen Strom anlegen und der bliebe dann konstant.
Also müsste man die Spannung messen!

Dann könnte ich allerdings keine Stromzange nutzen, die es mir ermöglichen würde, kontaktfrei zu arbeiten, da wenig Platz vorhanden ist.

Nun zu meinen Fragen:

- Wann spricht man von Spannungsquelle und wann von Stromquelle?
Welche signifikanten unterschiede gibt es in der Praxis?

- Worauf muss ich bezüglich der Innenwiderstände achten, wie lege ich sie aus/ bestimme sie?

- Hat jemand einen Vorschlag, wie man Spannung oder Strom berührungsfrei bestimmt?

Vielen Dank!

Ich hoffe, es hört sich nicht zu Leihenhaft an, die Sache mit den Strom- und Spannungsquellen ist für mich sehr Praxisfern, da man bei der Netzspannung und Batterien/Accus immer eine Spannung zur Verfügung hat und man sich oft keine weiteren Gedanken über die Zustände nach dem Anschließen machen muss.

Nun, bei meiner Studienarbeit wird es allerdings doch relevant.

 

AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

Nun, die Überlegung gab es auch schon.
Allerdings ist es so, dass die VDE 0303 vorsieht, bei verschiedenen Spannungen zu messen. Das Multimeter hat ja nur eine geringe Spannung, die es zur Verfügung stellen kann.
Und die Erwärmung spielt mitunter auch eine Rolle.
Jedenfalls sollte es in Anlehnung an die Norm gemessen werden und die sieht Aufbauten mit Spannungsquelle vor, weshalb ich auch immer noch dahin tendiere, einfache eine Spannung anzuschleißen und den Strom zu messen.

 

AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

Der Messaufbau:

Du kaufst dir zuerst ein Folien-Dehnungsmesstreifen.
Denn wenn der Stab mechanisch Belastet wird, wird er gestreckt oder gestaucht jenachdem wie du ihn Belasten willst, und es ändert sich der Widerstand (R+dR für gestreckt und R-dR für gestaucht).

Dann baust du dir eine Brückenschaltung auf. Oben links in der Brückenschaltung
kommt dein Stab mit dem Dehnungsmesstreifen. Die anderen 3 Widerstände der Brückenschaltung
müssen gleich groß sein! Dann musst du die Brückenspannung Ub mit einem Feinmessgerät(Dreheisenmesswerk) bei einer Genauigkeitsklasse von min. 0.05% vom Messbereichsendwert messen.
Den Stab kannst du jetzt mechanisch Belasten.

(Die Widerstandsänderungen sind so gering, das man nichts vernachlässigen darf.
Falls der Stab einen sehr hohen Widerstand hat musst du einen Operationsverstärker
vorschalten, die OPV haben einen Eingangswiderstand der gegen unendlich geht, denn
Spannungen werden hochohmig gemessen.)

Die angezeigte Spannung Ub an deinem Feinmessgerät ist aber nicht die wirkliche
Brückenspannung sondern die (Brückenspannung) + (Spannungsabfall
am Innenwiderstand der Brückenschaltung).
Du musst also den Spannungsabfall am Innenwiderstand der Brückenschaltung bestimmen
und ihn von dem angezeigten Wert abziehen:

Ub = Uangezeigt : ( 1- RiRm+Ri))

Rm ist der Innenwiderstand deines Voltmeters steht auf der Rückseite
Ri= (R*Rs)R+Rs) + 1/2 Innenwiderstand der Brückenschaltung
R ist der Widerstand von denen du 3 in der Brücke hast.
Rs= lK+A) ist der Stabwiderstand im umbelasteten Zustand
l=länge, A=Pi*d²:4(Fläche für Rundstab), K=Werkstoffkonstante(literatur)

(wenn du einen OPV genommen hättest, wäre Ub = Uangezeigt denn Rm ist dann unendlich)
Jetzt sind alle Schaltungsfehler behoben. Das Messgerät selbt verursacht einen
relativen Fehler. Die Fehlerrechnung mit einzubeziehen dauert an dieser Stelle aber
zu lange wegen Fehlerfortpflanzung).

die Widerstandsänderung dR ist dann:

dR = Ub*4*Rs:Usp
Usp entspricht (Einspeisung)

bei einer Belastung von:

F = A*E*dl:l
l= Länge des Dehnungsmesstreifens ohne Belastung (Messen)
dl= Längenänderung bei Belastung (Messen)
E= Elastizitätsmodul des Werkstoffes (literatur)

Die Rechnung gilt für Belastung in Längsrichtung
Viel spass damit..

[edit Heimwerker: Smileys kann man deaktivieren, dazu unter dem Eingabefenster ein Häkchen bei "Grafische Smileys deaktivieren" machen.]

 

AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

der macht mir immer smilies

( 1- Ri: (Rm+Ri))
Ri= (R*Rs) : (R+Rs) + 1/2
Rs= l: (K+A)

 

AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

Ja es ist schon spät..die Uhr stimmt auch gar nicht wir haben schon 04.00 .

Rs= l: (K*A)

[edit Heimwerker: Uhr stimmt doch?! Zumindest bei mir...]

 

AW: Stromquelle vs. Spannungsquelle

Hallo!

Vielen Dank für die Hilfe, bin mit meinen Messungen gut voran gekommen.

Mit den Erleuterungen konnte ich mich schnell mit der, für mich größtenteils neuen, Materie anfreunden.

Sollte es wieder einmal Probleme geben, weiß ich nun ja, wo man gute Ratschläge bekommt.

Desweiteren lernt man ja immer dazu und kann eventuell auch mal die ein oder andere Frage beantworten.

Gruß, bekey