Poggendorfsche Kompensationsschaltung

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Schema der Poggendorf´schen Kompensationsschaltung

Eine Poggendorfsche Kompensationsschaltung ist eine elektrische Schaltung zur Realisierung der Kompensationsmethode nach Poggendorff zur stromlosen Messung einer Spannung.

[Bearbeiten] Aufbau und Funktionsweise

Mit einem variablen Widerstand (Potentiometer) wird eine Hilfsspannung so eingestellt, dass kein elektrischer Strom mehr zwischen den Quellen der Hilfs- und der zu messenden Spannung fließt. Die Spannung am variablen Widerstand ist dann gleich der unbekannten Spannung. Da kein Belastungsstrom an der zu bestimmenden Quelle vorliegt, kann somit die Urspannung der Quelle mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Zur Strommessung wird meist ein Galvanometer oder ein anderes empfindliches Amperemeter verwendet.

Die Berechnung des Betrages der zu bestimmenden Spannung $U M$ kann durch das Ohmsche Gesetz bzw. das Widerstandsverhältnis am Potentiometer erfolgen.

Ist der Betrag des Widerstands $R H$ , über dem die Hilfsspannung $U H$ abgegriffen wird und der elektrische Strom $I$ durch diesen Widerstand bekannt, so gilt:

$U_M=U_H=R_H\cdot I$

Ist der Betrag des Widerstandes $R H$ über dem die Hilfsspannung $U H$ abgegriffen wird, der Betrag des Widerstandes $R G$ des gesamten Potentiometers, bzw. deren Verhältnis $a=\frac{R_H}{R_G}$ , und die Spannung $U G$ über dem gesamten Potentiometer bekannt, so gilt:

$U_M=U_H=a\cdot U_G=\frac{R_H}{R_G}\cdot U_G$

Die Spannung $U G$ wird zumeist durch ein Normalelement erzeugt.

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 der EMK (Elektromotorische Kraft) galvanischer Elemente der Fall - dementsprechend diente das Verfahren u. a. zur Bestimmung der elektrochemischen Spannungsreihe bzw. des elektrochemischen Potentials unbekannter Metalle.
Heute ist das Verfahren weitestgehend durch Elektrometerverstärker abgelöst worden, welche Spannungen mit Hilfe von Instrumentenverstärkern (präzise Operationsverstärker mit hochohmigem Eingang) auch ohne Vergleichsquelle nahezu stromlos messen können.