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Elektrizität & Magnetismus · AP Physics 2

Messbereichserweiterung & Innenwiderstand

Messbereichserweiterung für Drehspulmesswerke: Shunt-Widerstand und Vorwiderstand

  • Clientseitig
  • Keine Anmeldung
  • Echtzeit-Herleitung
  • Projektormodus
  • A4-Arbeitsblatt
Lokale Berechnung · Privat
Interaktives Wissenschaftslabor Reine clientseitige Berechnung physikalischer Gesetze. Die Verarbeitung erfolgt lokal ohne Erfassung persönlicher Daten.
3D-Simulationsfenster● 60 FPS
Voreinstellungen & typische Fallen:

Experimentelle Steuerungsparameter

μA
Ω

Echtzeit-Herleitung & Kennzahlen

Benötigter Widerstand R
--
Widerstand des umgebauten Messgeräts
--
Messbereichsfaktor n
--
Schaltungstopologie
--
Echtzeit-Formelherleitung
Grundformel: --
Einsetzungsschritte: --
Physikalischer Zustand: --

Typische Beispielaufgaben & Prüfungsfallen

Worked Problem

Aufgabe: A galvanometer has Ig=3mA and Rg=100Ω. Convert it to a 3V voltmeter. Find connection and resistance.
Schrittweise Herleitung:
  1. Series connection. Ug = 3mA*100Ω = 0.3V. Resistor must drop 2.7V. R = 2.7V / 3mA = 900Ω. Total internal resistance = 1000Ω.

Worked Problem

Aufgabe: Convert the same galvanometer (Ig=3mA, Rg=100Ω) into a 0.6A ammeter. Find connection and resistance.
Schrittweise Herleitung:
  1. Parallel connection. Shunt current I_s = 0.6 - 0.003 = 0.597A. Parallel voltage = 0.3V. Shunt resistance R = 0.3 / 0.597 ≈ 0.503Ω.

Arbeitsblatt für den Unterricht & Hausaufgaben

Q1. Variant 1: After converting a meter, are the scale divisions on the dial still linear and uniform?
Q2. Variant 2: If a converted voltmeter systematically reads 5% lower than the standard meter, how to adjust R?
Q3. Variant 3: What are internal resistances of ideal voltmeters and ammeters? Why?

Häufige Fragen & typische Missverständnisse

When a converted 3A ammeter hits full scale, did current through the original meter coil increase?
No! Current through the sensitive moving coil is strictly Ig (500μA). The remaining 2.9995A flows through the parallel shunt resistor.
What happens if a voltmeter is mistakenly wired in series like an ammeter?
The circuit effectively opens. Enormous voltmeter resistance restricts current to microamps; the device fails to run while the meter safely reads battery voltage.
What happens if an ammeter is mistakenly wired in parallel across a power supply?
Dead short circuit catastrophe! Sub-ohm ammeter resistance draws immense current, bending the needle, vaporizing shunt resistors, or blowing fuses.
How does an analog multimeter measure resistance, voltage, and current with a single meter movement?
A rotary switch toggles internal topologies: series multipliers for voltage, parallel shunts for current, and internal battery with zeroing pot for ohms.