Poggendorffsche Kompensationsschaltung

Mit der poggendorffsche Kompensationsschaltung nach Johann Christian Poggendorff wird historisch eine elektrische Schaltung zur stromlosen Messung einer elektrischen Spannung bezeichnet. Diese Schaltung arbeitet mit einer Hilfsspannungsquelle nach der Methode der Spannungs-Kompensation; die spezielle Bezeichnung wird im Bereich der Elektrochemie verwendet.

Heute ist das Verfahren weitestgehend durch Elektrometerverstärker oder Instrumentenverstärker mit Feldeffekttransistoren abgelöst worden, welche Spannungen auch ohne Hilfsspannungsquelle nahezu stromlos messen können.

Aufbau und Funktionsweise

Schema der Poggendorffschen Kompensationsschaltung

An einem variablen Teil eines Widerstands (Potentiometer) wird eine Vergleichsspannung so eingestellt, dass kein elektrischer Strom mehr zwischen den Quellen der Vergleichs- und der zu messenden Spannung fließt. Die Spannung an diesem Teil-Widerstand ist dann gleich der unbekannten Spannung. Da nach der Einstellung kein Strom mehr durch die zu bestimmende Quelle fließt, kann somit deren sonst schwer ermittelbare Leerlaufspannung gemessen werden. Zur Anzeige des Stromes wird zwischen den Quellen ein empfindliches Strommessgerät eingesetzt. In früher Zeit kam dafür Galvanometer zum Einsatz.

Die Berechnung der zu bestimmenden Spannung U_V kann durch das ohmsche Gesetz bzw. das Widerstandsverhältnis am Potentiometer erfolgen.

Sind der Widerstand R_V, über dem die Vergleichsspannung U_V abgegriffen wird, und die elektrische Stromstärke I_G durch diesen Widerstand bekannt, so gilt:

$U_M=U_V=R_V\cdot I_G$

Sind der Widerstand R_V, über dem die Vergleichsspannung U_V abgegriffen wird, der Widerstand des gesamten Potentiometers R = R_G + R_V bzw. deren Verhältnis $a=\frac{R_V}{R}$ und die Spannung über dem gesamten Potentiometer $U_G=R \cdot I_G$ bekannt, so gilt:

$U_M=U_V=a\cdot U_G=\frac{R_V}{R}\cdot U_G$

Die Spannung U_G wird aus einer stabilisierten Spannungsquelle entsprechender Genauigkeit wie beispielsweise einer Referenzspannungsquelle bezogen.

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 galvanischen Elementen der Fall – dementsprechend diente das Verfahren u. a. zur Bestimmung der elektrochemischen Spannungsreihe bzw. des elektrochemischen Potentials unbekannter Metalle.

Siehe auch

• Wheatstonesche Messbrücke

Literatur

• Rudolf Holze: Leitfaden der Elektrochemie. 1. Auflage. Teubner, 1998, ISBN 3-519-03547-2, S. 224 bis 229.