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Meßbrücke


Eine Meßbrücke besteht aus zwei parallel geschalteten Spannungsteilern. Sie wurde nach dem britischen Physiker Sir Charles Wheatstone benannt.



Funktion der Meßbrücke

Ist das Teilverhältnis der Widerstände beider Spannungsteiler exakt gleich, dann beträgt der Spannungsunterschied zwischen den beiden Mittelpunkten 0 Volt. Folglich fließt dann auch kein Strom durch das Amperemeter. Man nennt diesen Zustand abgeglichene Meßbrücke.


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Die Meßbrücke ist z. B. abgeglichen, wenn alle vier Widerstände gleich groß sind, wie es die folgende Abbildung zeigt:


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Es funktioniert aber sogar mit unterschiedlichen Widerständen, denn letzlich muß nur das Teilverhältnis der Widerstände im ersten Spannungsteiler gleich dem im zweiten Spannungsteiler sein! In der folgenden Abbildung beträgt das Teilverhältnis der Widerstände in beiden Spannungsteilern 1 zu 2 und die Brücke ist damit abgeglichen:


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Für die abgeglichene Meßbrücke gilt:


messbruecke1.gif

Sind bei einer abgeglichenen Meßbrücke drei Widerstände bekannt, kann man den vierten berechnen. Dazu ersetzt man R3 durch einen Vergleichswiderstand Rv oder besser noch durch ein lineares Poti und setzt anstelle R4 den unbekannten Widerstand Rx ein. Danach wird die Brücke abgeglichen, bis im Mittelzweig kein Strom mehr fließt. Ist der eingestellte Wert des Potis Rv bekannt, was sich z. B. durch eine passende lineare Drehskala realisieren läßt, kann man Rx berechnen:


messbruecke2.gif

Das ganze ist auch als Wheatston'sche Widerstandsmeßbrücke bekannt, die man als solche als Fertiggerät kaufen kann. Je nach Teilverhältnis der Widerstände kann der Strom vom linken zum rechten als auch vom rechten zum linken Zweig fließen! Wer eine solche Widerstandsmeßbrücke selbst bauen will, benötigt daher ein Meßinstrument mit Nullpunkt in der Skalenmitte, was allerdings sehr schwer zu bekommen ist.


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Eine solche Widerstandsmeßbrücke hat weiterhin eine hohe Genauigkeit. Im abgeglichenem Zustand kann auch die Betriebsspannung stark schwanken; da sich das Teilverhältnis der Widerstände dabei nicht ändert, bleibt die Brücke stets abgeglichen! Schwankungen der Betriebsspannung haben also im abgeglichenem Zustand überhaupt keinen Einfluß auf die Messung.


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