Präzise 4-Leiter-Widerstandsmessung: Die Kelvin-Methode

Bauteile & Materialien

• 6-V-Laternenbatterie
• Elektromagnetspule oder lange Drahtspule mit zugänglichen Enden
• Präzisionsamperemeter für ≥5 A (empfohlen)

Idealerweise verwenden Sie zwei Messgeräte – ein Volt- und ein Amperemeter. Steht nur ein Multimeter zur Verfügung, kann dieses durch Umschalten zwischen Strom- und Spannungsmessung genutzt werden; dabei müssen die Werte zügig notiert werden, um Batterieentladung zu vermeiden.

Querverweise

Lessons In Electric Circuits, Band 1, Kapitel 8: „DC Metering Circuits“

Lernziele

• Funktionsprinzip der Kelvin-(4-Leiter-)Widerstandsmessung verstehen
• Genaue Messung niedriger Widerstände mit gängiger Messtechnik erlernen

Schaltplan

Aufbauillustration

Anleitung

Die meisten Ohmmeter ermitteln den Widerstand, indem sie eine kleine Spannung anlegen und den resultierenden Strom messen. Bei niedrigohmigen Prüfobjekten kann der eigene Leitungswiderstand des Messgeräts dominieren und zu großen Fehlern führen. Die Kelvin-Methode eliminiert dies, indem sie die stromführenden Leitungen von den spannungsmessenden Leitungen trennt.

1. Wählen Sie ein niedrigohmiges Prüfobjekt – beispielsweise die Elektromagnetspule aus dem vorangegangenen Kapitel oder eine Drahtspule mit zugänglichen Enden.
2. Schließen Sie die 6-V-Batterie an das Prüfobjekt an. Schalten Sie das Amperemeter in Reihe mit dem Prüfobjekt, um den durchfließenden Strom zu messen. Stellen Sie sicher, dass der Messbereich des Amperemeters auf mindestens 5 A eingestellt ist, um Schäden zu vermeiden.
3. Falls ein zweites Messgerät vorhanden ist, schalten Sie es in den Spannungsmessmodus und schließen es an die Klemmen des Prüfobjekts an. Notieren Sie Strom- und Spannungswert gleichzeitig. Bei nur einem Messgerät: Zuerst Strom notieren, dann Stromkreis öffnen, auf Spannungsmessung umschalten, Batterie wieder anschließen und Spannung notieren.
4. Berechnen Sie den Widerstand des Prüfobjekts nach dem Ohmschen Gesetz: R = U / I. Da die Spannung nur am Prüfobjekt gemessen wird, bleibt der Leitungswiderstand außen vor.

WARNUNG

Das Amperemeter muss mindestens 5 A messen können, um den hohen Strom zu verkraften, der fließt, wenn das Prüfobjekt nahe einem Kurzschluss ist. Lassen Sie die Batterie nicht länger als nötig angeschlossen, um rasche Entladung und Messdrift zu verhindern.

Zugehörige Arbeitsblätter

• Basic Ohmmeter Use Worksheet