Poggendorffsche Kompensationsschaltung
Mit der poggendorffsche Kompensationsschaltung nach Johann Christian Poggendorff wird historisch eine elektrische Schaltung zur stromlosen Messung einer elektrischen Spannung bezeichnet. Diese Schaltung arbeitet mit einer Hilfsspannungsquelle nach der Methode der Spannungs-Kompensation; die spezielle Bezeichnung wird im Bereich der Elektrochemie verwendet.
Heute ist das Verfahren weitestgehend durch Elektrometerverstärker oder Instrumentenverstärker mit Feldeffekttransistoren abgelöst worden, welche Spannungen auch ohne Hilfsspannungsquelle nahezu stromlos messen können.
Aufbau und Funktionsweise
An einem variablen Teil eines Widerstands (Potentiometer) wird eine Vergleichsspannung so eingestellt, dass kein elektrischer Strom mehr zwischen den Quellen der Vergleichs- und der zu messenden Spannung fließt. Die Spannung an diesem Teil-Widerstand ist dann gleich der unbekannten Spannung. Da nach der Einstellung kein Strom mehr durch die zu bestimmende Quelle fließt, kann somit deren sonst schwer ermittelbare Leerlaufspannung gemessen werden. Zur Anzeige des Stromes wird zwischen den Quellen ein empfindliches Strommessgerät eingesetzt. In früher Zeit kamen dafür Galvanometer zum Einsatz.
Die Berechnung der zu bestimmenden Spannung $ U_{V} $ kann durch das ohmsche Gesetz bzw. das Widerstandsverhältnis am Potentiometer erfolgen.
Sind der Widerstand $ R_{V} $, über dem die Vergleichsspannung $ U_{V} $ abgegriffen wird, und die elektrische Stromstärke $ I_{G} $ durch diesen Widerstand bekannt, so gilt:
- $ U_{M}=U_{V}=R_{V}\cdot I_{G} $
Sind der Widerstand $ R_{V} $, über dem die Vergleichsspannung $ U_{V} $ abgegriffen wird, der Widerstand des gesamten Potentiometers $ R=R_{G}+R_{V} $ bzw. deren Verhältnis $ a={\frac {R_{V}}{R}} $ und die Spannung über dem gesamten Potentiometer $ U_{G}=R\cdot I_{G} $ bekannt, so gilt:
- $ U_{M}=U_{V}=a\cdot U_{G}={\frac {R_{V}}{R}}\cdot U_{G} $
Die Spannung $ U_{G} $ wird aus einer stabilisierten Spannungsquelle entsprechender Genauigkeit wie beispielsweise einer Referenzspannungsquelle bezogen.
Voraussetzung für das Verfahren ist, dass die unbekannte Spannungsquelle sowohl Strom aufnehmen (als Senke dienen) als auch abgeben (als Quelle dienen) kann. Das ist zum Beispiel bei galvanischen Elementen der Fall – dementsprechend diente das Verfahren u. a. zur Bestimmung der elektrochemischen Spannungsreihe bzw. des elektrochemischen Potentials unbekannter Metalle.
Siehe auch
- Wheatstonesche Messbrücke
Literatur
- Rudolf Holze: Leitfaden der Elektrochemie. 1. Auflage. Teubner, 1998, ISBN 3-519-03547-2, S. 224 bis 229.