Kreuzspulinstrument

Schematischer Aufbau eines Kreuzspulmesswerk: Das gekreuzte Spulenpaar (1) bewegt sich als Reaktion auf die Kräfte $\vec{F}_1$ und $\vec{F}_2$ im Feld $\vec{B}$ eines Permamentmagneten (4). Der Zeiger (2) zeigt auf einer Skala (3) die Stromstärke an.

Das Kreuzspulmesswerk ist ein analoges, elektrisches Messgerät und dient zur Anzeige des Verhältnisses zweier elektrischer Ströme I₁ und I₂, indem es dieses Verhältnis in einen entsprechenden Zeigerausschlag umwandelt. Das Kreuzspulmesswerk ist ähnlich wie das Drehspulmesswerk aufgebaut, besitzt aber im Unterschied dazu zwei mechanisch fest miteinander verbundene, gekreuzte Drehspulen und keine Rückstellfedern. Da keine Rückstellfedern vorhanden sind, geht der Zeiger im stromlosen Zustand nicht auf die Nullposition zurück.

Funktionsprinzip

Im Zentrum befinden sich die beiden um 90 Grad fest gegeneinander verdrehten Spulen, die getrennt von den beiden elektrischen Strömen I₁ und I₂ durchflossen werden. Durch die Kraftwirkung F₁ und F₂auf die beiden stromdurchflossenen Spulen im vom Permanentmagneten versursachten magnetischen Feld kommt es zu einem den Stromverhältnissen proportionalen Kraft (Lorentzkraft). Durch die geometrische Anordnung der Spulen wird ein Drehmoment erzeugt, welches eine Auslenkung des Zeigers verursacht. Die Kreuzspule dreht sich dabei in jene Stellung, bei der das Drehmoment der einen Spule dem Drehmoment der anderen das Gleichgewicht hält. Die Kraftwirkung auf eine Spule ist dann maximal, wenn die betreffende Spule genau 90 Grad zu den vom Permanentmagneten verursachten magnetischen Fluss B steht. Die Kraftwirkung ist minimal, wenn sich die Spule parallel zu den magnetischen Flusslinien befindet.

Anwendung

Das Kreuzspulmesswerk besitzt heutzutage nur noch geringe Bedeutung und ist im praktischen Einsatz weitgehend durch digitale Messgeräte abgelöst worden. Es wurde früher zur genauen Messung von Widerständen verwendet. Dabei wurde eine Spule an einem sehr genauen, bekannten und temperaturstabilen Messwiderstand angeschlossen und die zweite Spule mit dem zu messenden Widerstand in Serie geschaltet. Ein weiterer Einsatz war als Temperaturmessgerät gegeben, indem der Widerstand an der zweiten Spule eine starke Temperaturabhängigkeit aufwies. Vor allem in Kraftfahrzeugen wurden Anzeigen für Tankinhalt, Öldruck und Motortemperatur mit Kreuzspulmesswerken verwendet, da die Messanordnung recht unempfindlich gegenüber Schwankungen der Versorgungsspannung ist.

Siehe auch

• Dreheisenmesswerk
• Hitzdrahtmesswerk