Quelltext der Seite Elektrostatisches Spannungsmessgerät

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Das '''elektrostatische Spannungsmessgerät''', auch als ''elektrostatische Voltmeter'' bezeichnet, ist ein elektrisches [[Spannungsmessgerät]] welches nach dem [[Elektrostatik|elektrostatischen Prinzip]] arbeitet. Die Messung wird dabei auf die physikalische Größe einer [[Kraft]] zurückgeführt.

Zu weiteren leistungslosen Messverfahren der elektrischen Spannung und der elektrischen Feldstärke siehe auch [[Operationsverstärker#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_.28Elektrometerverst.C3.A4rker.29|Elektrometerverstärker]] sowie [[Rotationsvoltmeter]].

== Allgemeines ==
[[Bild:ElectrostaticVoltmeter.svg|thumb|right|Prinzip eines elektrostatischen Voltmeters mit Feder, Anzeige und den Elektroden]]
Ausgenutzt wird dabei die Kraftwirkung auf [[elektrische Ladung]]en welche im [[Coulombsches Gesetz|Coulombschen Gesetz]] ihren Ausdruck finden. Die Kraft ''F''<sub>el</sub> auf die elektrische Ladung an den Elektroden ist im Gleichgewichtsfall gleich der [[Federkraft]] ''F''<sub>Feder</sub>, welche der Rückstellung dient:

:<math>F_\text{el} = F_\text{Feder} = 0{,}5 \cdot \frac{\varepsilon_0 A U^2}{d^2} = D \cdot x</math>

wobei ''d'' der Abstand der Elektroden ist, ''A'' die Fläche der Elektroden, ε<sub>0</sub> die [[Dielektrizitätskonstante]] und ''D'' die [[Federkonstante]]. Die Auslenkung ''x'' wird an einer Skala sichtbar gemacht und stellt einen Ausdruck für die angelegt elektrische Spannung ''U'' dar.

Bei [[Gleichspannung]] ist die Anzeige unabhängig von der Polarität, bei [[Wechselspannung]] wird aufgrund der mechanischen Trägheit der [[Effektivwert]] angezeigt, eine Erfassung von Stoßspannungen ist hingegen nicht möglich. Eine relativ hohe Genauigkeit von bis zu 0,1 % ist zufolge der quadratischen Spannungsabhängigkeit der Kräftegleichung nur bei hohen elektrischen Spannungen gegeben. Durch Variation des Abstandes ''d'' der Messelektroden kann in bestimmten Grenzen der Spannungsbereich gewählt werden.

== Arten ==
=== Starke-Schröder-Voltmeter ===
[[Bild:Starke-Schroeder-Voltmeter_new.jpg|thumb|right|Starke-Schröder-Voltmeter]]
[[Bild:Starke-schroeder-innenleben.jpg|thumb|right|Ablenkmechanik eines Starke-Schröder-Voltmeters]]
Bei dem Starke-Schröder-Voltmeter handelt es sich um elektrostatisches Spannungsmessgerät, welches in der [[Hochspannung]]stechnik eingesetzt wird. Dabei wird durch die elektrostatische Kraftwirkung ein kleiner Spiegel auf einer der Elektroden bewegt, welcher einen Lichtstrahl ablenkt. Diese Ablenkung, die proportional zur Spannung ist, kann auf einer Skala abgelesen werden.

Starke-Schröder-Voltmeter werden in einfacher Bauweise bis zu Spannungen von einigen 10&nbsp;kV ausgeführt. Bei Hochspannungen über 100&nbsp;kV werden, um die mechanischen Abmessungen der Elektroden und Störeffekte zufolge von Randeffekten klein zu halten, druckgasisolierte Ausführungen eingesetzt. Diese Messgeräte kommen aufgrund ihrer mechanischen Empfindlichkeit im Regelfall nur im Bereich von [[Hochspannungslabor]]s zum Einsatz.

=== Elektroskop ===

→ ''Hauptartikel:'' [[Elektroskop]]

Bei dem Elektroskop befinden sich beide Elektroden auf gleichen Potential und stoßen sich bei angelegter Spannung gegenseitig ab, wobei eine Elektrode als Zeiger ausgebildet ist und der Anzeige dient. Die Kraft der elektrostatischen Abstoßung der Elektroden steht bei manchen Geräten durch die auf den Zeiger wirkende [[Gewichtskraft|Schwerkraft]] im Gleichgewicht.

== Literatur ==
*{{Literatur
|Autor = Andreas Küchler
|Titel = Hochspannungstechnik: Grundlagen - Technologie - Anwendungen
|Verlag = Springer | Auflage = 3. | Jahr = 2009 | ISBN = 978-3-540-78412-8 }}

[[Kategorie:Elektrotechnisches Messgerät]]
[[Kategorie:Elektrostatik]]

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