Elektrostatische Spannungsmesser
Der elektrostatische Spannungsmesser unterscheidet sich grundlegend von anderen Voltmetern, da er die Spannung direkt misst, anstatt die Auswirkungen des Stromflusses zu nutzen. Diese Art von Voltmeter wird eingesetzt, um hohe elektrische Potentiale zu messen, ohne physischen Kontakt herzustellen, wodurch keine elektrostatische Ladungsübertragung oder Belastung der Spannungsquelle erfolgt.
Das Prinzip des elektrostatischen Voltmeters basiert auf der Anziehungskraft zwischen zwei geladenen Oberflächen. Diese Anziehungskraft verursacht eine Ablenkung eines Zeigers, der direkt in Volt kalibriert ist. Ein statisches elektrisches Feld erzeugt das ablenkende Drehmoment. Da die Anziehungskraft unabhängig von der Polarität der geladenen Oberflächen ist (solange die Ladung entgegengesetzt ist), kann das elektrostatische Voltmeter Gleichspannungen jeder Polarität messen.
Weitere Voltmetertypen
- Permanentmagnet-Moving-Coil-Voltmeter (PMMC)
- Moving-Iron-Voltmeter
- Digitalvoltmeter (DVM)
- Elektrodynamometer
- Gleichrichtertyp-Voltmeter
- Induktionstyp-Voltmeter
- Elektrostatischer Typ-Voltmeter
Die hydraulische Analogie
Die hydraulische Analogie oder die Elektro-Flüssigkeits-Analogie ist ein weit verbreitetes Modell, das Hydraulik und Elektrizität vergleicht. Sie dient als nützliches Werkzeug für die Lehre und für diejenigen, die Schwierigkeiten haben, die Funktionsweise von Schaltkreisen zu verstehen. Diese Analogie kann auch auf Wärmetransportprobleme angewendet werden.
Da der elektrische Strom unsichtbar ist und die Prozesse in der Elektronik oft schwer zu demonstrieren sind, werden verschiedene elektronische Komponenten durch hydraulische Äquivalente dargestellt. Das Verhältnis zwischen Spannung und Strom wird (bei ohmschen Bauteilen wie Widerständen) durch das Ohmsche Gesetz definiert. Das Ohmsche Gesetz ist analog zur Hagen-Poiseuille-Gleichung, da beide lineare Modelle sind, die Fluss und Potenzial in ihren jeweiligen Systemen in Beziehung setzen.
Elektrizität (sowie Wärme) wurde ursprünglich als eine Art Flüssigkeit verstanden, und die Namen bestimmter elektrischer Größen (wie Strom) leiten sich von hydraulischen Äquivalenten ab. Spannung ist vergleichbar mit dem Druckunterschied, der Wasser durch einen Schlauch drückt. Sie wird in Volt (V) gemessen. Dieses Modell geht davon aus, dass das Wasser horizontal fließt, sodass die Schwerkraft ignoriert werden kann. Somit ist das Voltmeter äquivalent zur Messung von Druckunterschieden.
