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Stromwiderstand: Was ist das und wie funktioniert er?

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Feld: Grundlagen der Elektrotechnik
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China

Was ist ein Shunt-Widerstand?

Ein Shunt-Widerstand (oder Shunt) ist ein Gerät, das einen Weg mit geringem Widerstand schafft, um den Großteil des Stroms durch den Schaltkreis zu leiten. In den meisten Fällen besteht ein Shunt-Widerstand aus einem Material mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten des Widerstands, was ihm über einen weiten Temperaturbereich hinweg einen sehr geringen Widerstand verleiht.

Shunt-Widerstände werden häufig in Strommessgeräten, sogenannten „Ammetern“, verwendet. Im Ammeter ist der Shunt-Widerstand parallel geschaltet. Ein Ammeter wird in Serie mit einem Gerät oder Schaltkreis verbunden.

Wie funktioniert ein Shunt-Widerstand?

Ein Shunt-Widerstand hat einen geringen Widerstand. Er bietet einen Weg mit geringem Widerstand für den Strom und ist parallel mit einem Strommessgerät verbunden.

Der Shunt-Widerstand nutzt das Ohmsche Gesetz, um den Strom zu messen. Der Widerstand des Shunt-Widerstands ist bekannt. Er ist parallel mit dem Ammeter verbunden, so dass die Spannung gleich ist.

Daher können wir, wenn wir die Spannung über einem Shunt-Widerstand messen, den durch das Gerät fließenden Strom mithilfe der folgenden Gleichung des Ohmschen Gesetzes bestimmen.

  \[ I = \frac{V}{R} \]

Verwendung eines Shunt-Widerstands zur Strommessung

Betrachten wir ein Ammeter mit dem Widerstand Ra, das einen sehr kleinen Strom Ia misst. Um den Messbereich des Ammeters zu erweitern, wird ein Shunt-Widerstand Rs parallel zu Rm geschaltet.

Das Schaltbild dieser Verbindungen ist in der folgenden Abbildung dargestellt.


image.png


Der vom Quellstrom bereitgestellte Gesamtstrom ist I. Er wird in zwei Pfade aufgeteilt.

Laut dem Kirchhoffschen Strömesatz (KCL), 

 \[ I = I_s + I_a \]

Wobei,

Is = Strom, der durch den Widerstand Rs (Shunt-Strom) fließt

Ia = Strom, der durch den Widerstand Ra fließt

\[ I_s = I - I_a \]

Der Shunt-Widerstand Rs ist parallel zum Widerstand Ra angeschlossen. Daher sind die Spannungsabfälle über beiden Widerständen gleich.

  \[ V_s = V_a \]

\[ I_s R_s = I_a R_a \]

  \[ (I - I_a) R_s = I_a R_a \]

  \[ IR_s - I_a R_s = I_a R_a \]

 

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