Fragen und Antworten zur Physik

1.

Die Wechselspannungsangabe bei Voltmetern ist so gestaltet, dass der Wechselspannungswert multipliziert mit dem ohmschen Belastungswiderstand die tatsächlich am Widerstand erzeugte, über die Zeit gemittelte Wärmeleistung ergibt.

Sie wissen, bei Gleichspannung ist dies , momentan und über die Zeit gemittelt.

Bei Wechselspannungen ändert, wie der Name sagt die Spannung dauernd.

Betrachten wir eine Rechteckspannung, -U und +U, die zu gleichen Zeiten eingeschaltet sind. Dann ist die Leistung, momentan und über die Zeit gemittelt

Betrachten wir eine Dreiecksspannung mit den Spitzenwerten +U und -U. Hier ändert die momentane Leistung von 0 auf , und das parabelförmig. Wenn die Periodendauer T ist, dann ist die momentane Leistung

•            für
•       für
•       für
•       für

Die mittlere Leistung wird durch Integration berechnet. Man erhält die gemittelte Leistung

Für sinusförmige Wechselspannungen mit dem Spitzenwert U ist die momentane Leistung , wobei f die Frequenz ist. Mit wird die gemittelte Leistung

Billige Wechselspannungsvoltmeter messen nur die maximale Spannung. Damit sie bei Wechselspannung vom Netz den richtigen Wert anzeigen, wird der gemessene Spannungswert intern durch geteilt. Messen Sie mit einem solchen Voltmeter nichtsinusförmige Spannungen, wie sie zum Beispiel bei Phasenanschnittsteuerungen auftreten, dann können Sie aus der gemessenen Spannung nicht auf die abgegebene ohmsche Leistung schliessen.

True RMS-Voltmeter arbeiten anders: Sie messen die Spannung, quadrieren sie, mitteln sie und nehmen wieder die Wurzel. Mathematisch heisst das

Damit messen Sie einen Spannungswert , der Ihnen erlaubt, unabhängig (na ja, in Grenzen) von der Spannungsform über die am Widerstand R verheitzte Leistung zu berechnen.