Abschnitt 4.9.1 · Messungen und Messinstrumente · Technische Kenntnisse Klasse E. 4 Fragen, jede mit Erklärung.
Auf dieser Seite stehen alle 4 Prüfungsfragen zum Thema Strom- und Spannungsmessgeräte (Kapitel „Messungen und Messinstrumente“). Überlege erst selbst und klappe dann die Lösung auf: Dort steht der Lösungsweg und bei jeder falschen Antwort, welcher Denkfehler dahintersteckt.
Ein Messgerät kann immer nur die eine Größe zeigen, für die es gebaut ist — und die Frage lautet deshalb stets: WAS will ich wissen? Will ich wissen, ob die Antenne zur Leitung passt, brauche ich das Stehwellenmessgerät, denn es vergleicht die hinlaufende mit der rücklaufenden Welle. Daraus folgt, wie es eingebaut wird: es muss ZWISCHEN Sender und Antenne liegen, denn ohne Sender läuft keine Welle hin, und ohne Antenne gibt es nichts zu prüfen. Ein Dummy Load an der Stelle der Antenne wäre der Gegentest — dann sieht man, ob das System selbst in Ordnung ist, aber nichts über die Antenne. In einem ideal angepassten System zeigt das Gerät eine 1: kein Rücklauf. Will ich wissen, auf welcher Frequenz mein Sender arbeitet, brauche ich den Frequenzzähler; das S-Meter zeigt Pegel, das HF-Voltmeter Spannung, und das SWR-Meter sagt über die Frequenz gar nichts. Und will ich sehen, WIE das Signal aussieht, gibt es zwei Blickrichtungen auf dieselbe Sache. Das Oszillogramm zeigt den zeitlichen Verlauf — die Spannung von links nach rechts über der Zeit, so wie man eine Schwingung zeichnen würde. Das Amplitudenspektrum zeigt stattdessen, aus welchen Frequenzanteilen das Signal besteht: über der Frequenzachse steht bei jeder enthaltenen Frequenz ein Strich. Für den Funkamateur ist das der wichtigere Blick, denn Oberwellen und Nebenaussendungen sieht man nur dort — im Zeitbild verstecken sie sich in einer leicht verformten Kurve. Beide Geräte zeigen übrigens Spannungen; der Unterschied ist nicht Strom gegen Spannung, sondern Zeit gegen Frequenz. Zwei Gedanken kommen in der Klasse E dazu. Erstens: ein Messgerät verändert die Schaltung, in die man es einbaut, und gute Messtechnik heißt, diese Rückwirkung klein zu halten. Ein Spannungsmessgerät wird PARALLEL zum Messobjekt gelegt, denn nur dort liegt die gesuchte Spannung an — und es muss HOCHOHMIG sein, damit es selbst kaum Strom zieht und die Spannung dadurch nicht verfälscht. Zweitens: wo man misst, entscheidet, was man erfährt. Ein SWR-Meter zwischen Sender und Kabel zeigt, was der Sender sieht, und das ist für den Schutz der Endstufe die richtige Stelle. Wer aber eine möglichst genaue Aussage über die ANTENNE will, schleift es zwischen Antennenkabel und Antenne ein — denn das Kabel dämpft die rücklaufende Welle und lässt das SWR von der Station aus besser aussehen als es ist. Beide Angaben sind richtig, sie beantworten verschiedene Fragen. Und beim Frequenzzähler gilt die Kette: steht ein 10:1-Teiler davor, ist die wirkliche Frequenz das ZEHNFACHE der Anzeige.
Antennenanpassung
Stehwellenmessgerät
Vergleicht Hin- und Rücklauf.
Wie eingeschleift
zwischen Transceiver und Antenne
Irgendwo in der Leitung. Für eine Aussage über die Antenne selbst siehe weiter unten.
Ideal angepasst
SWR zeigt 1
Kein Rücklauf. Nicht 0, nicht unendlich.
Sendefrequenz
Frequenzzähler
Nicht S-Meter, nicht HF-Voltmeter, nicht SWR-Meter.
Empfangspegel
S-Meter
Im Empfänger.
Feldstärke im Raum
Feldstärkemessgerät
Sagt nichts über die Anpassung.
Oszillogramm
zeitlicher Verlauf
Spannung über der Zeit.
Amplitudenspektrum
Frequenzanteile
Dort sieht man Oberwellen und Nebenaussendungen.
Beide zeigen
Spannungen
Der Unterschied ist Zeit gegen Frequenz, nicht Strom gegen Spannung.
Spannungsmessgerät
parallel und hochohmig
Parallel zum Messobjekt, damit die Spannung dort anliegt; hochohmig, damit es den Kreis nicht belastet.
NF-Verzerrungen
Oszilloskop
Man sieht die verformte Kurve.
SWR im Sendebetrieb
SWR-Messbrücke
Gemessen wird bei laufendem Sender.
Genaueste Aussage zur Antenne
zwischen Antennenkabel und Antenne
Direkt an der Antenne — dann wirkt das Kabel nicht mit.
Anpassung UHF-Sender
SWR-Meter
Zwischen Sender und Speiseleitung.
Frequenzteiler 10:1
Anzeige mal 10
14,5625 MHz angezeigt heißt 145,625 MHz.
Merken: SWR-Meter für die Anpassung, und zwar zwischen Sender und Antenne — ideal angepasst zeigt es 1. Frequenzzähler für die Frequenz. Und der Unterschied zwischen Oszillogramm und Spektrum ist die Achse: das eine zeigt die Zeit, das andere die Frequenzanteile. Neu in der Klasse E: Spannung wird parallel und hochohmig gemessen. Und die Messstelle entscheidet — für die Endstufe zwischen Sender und Kabel, für eine Aussage über die Antenne direkt an der Antenne. Ein 10:1-Teiler bedeutet: Anzeige mal 10.
Ein Schaltbild liest man wie einen Weg: von einem Pol der Quelle durch jedes Bauteil hindurch und zurück zum anderen Pol. Erst danach fragt man, was ein Bauteil an dieser Stelle tut. Zwei Dinge entscheiden fast jede Bildfrage — die Richtung, in die der Strom läuft, und ob ein Bauteil im Weg liegt (in Reihe) oder quer darüber (parallel).
Batteriesymbol
langer dünner Strich = Plus
Der kurze dicke Balken ist Minus. Lang und schlank ist plus.
technische Stromrichtung
von Plus nach Minus
Außen durch die Schaltung, innen zurück. So ist es vereinbart.
physikalische Stromrichtung
von Minus nach Plus
Die Richtung der Elektronen — genau umgekehrt zur technischen.
Diode und LED
leitet vom Dreieck zum Strich
Der Strich ist die Kathode: Strom hinein am Dreieck, hinaus am Strich.
Schalter
gerade Verbindung = geschlossen
Steht der Hebel schräg von einem Punkt weg, ist der Kreis offen.
Spannungsmesser V
hochohmig, parallel
Quer über das Messobjekt gelegt. Der Kreis läuft weiter.
Strommesser A
niederohmig, in Reihe
Der Kreis wird aufgetrennt und das Gerät hineingesetzt.
in Reihe
derselbe Strom durch alles
Nacheinander im einen Weg. Wird eines unterbrochen, steht alles.
parallel
dieselbe Spannung an allem
Nebeneinander zwischen zwei Knoten. Jeder Zweig hat seinen eigenen Strom.
Merken: Lang und schlank ist Plus. Technisch fließt es von Plus nach Minus, physikalisch umgekehrt. Die Diode lässt durch, wenn der Strom am Dreieck hinein und am Strich hinaus geht. Und: A wie Amperemeter kommt in die Reihe, V wie Voltmeter kommt quer davor.
EI101Wie werden elektrische Spannungsmessgeräte an Messobjekte angeschlossen und welche Anforderungen muss das Messgerät erfüllen, damit der Messfehler möglichst gering bleibt? Das Spannungsmessgerät ist ...ab Klasse E
parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte niederohmig sein.
in den Stromkreis einzuschleifen und sollte niederohmig sein.
parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte hochohmig sein.
in den Stromkreis einzuschleifen und sollte hochohmig sein.
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Richtig ist C: parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte hochohmig sein.
Kniff: Die vier Antworten kreuzen zwei Entscheidungen: parallel oder in Reihe, hochohmig oder niederohmig. Entscheide beide getrennt — parallel, weil dort die gesuchte Spannung anliegt; hochohmig, damit das Gerät kaum Strom zieht und den Kreis nicht belastet.
Warum die anderen nicht stimmen:
parallel zum Messobjekt anzuschließen und sollte niederohmig sein. – Die Anschlussart stimmt, der Innenwiderstand nicht. Ein niederohmiges Gerät zieht parallel Strom und drückt damit die Spannung herunter, die es anzeigen soll.
in den Stromkreis einzuschleifen und sollte niederohmig sein. – Das beschreibt ein Strommessgerät: in Reihe und niederohmig. Für die Spannungsmessung sind beide Angaben vertauscht.
in den Stromkreis einzuschleifen und sollte hochohmig sein. – Der Innenwiderstand passt, die Anschlussart nicht. Ein hochohmiges Gerät in Reihe unterbricht den Stromkreis praktisch.
EI102Welche Schaltung mit idealen Messgeräten könnte dazu verwendet werden, den Wert eines Widerstandes anhand des ohmschen Gesetzes zu ermitteln?ab Klasse E
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Richtig ist D:
Das ohmsche Gesetz verknüpft drei Größen: R gleich U durch I. Um einen Widerstand zu bestimmen, braucht man also zwei Messwerte gleichzeitig — die Spannung ÜBER dem Widerstand und den Strom DURCH ihn. Daraus folgt die Anordnung zwingend: der Strommesser liegt in Reihe mit dem Widerstand, damit derselbe Strom durch beide geht; der Spannungsmesser liegt parallel dazu, damit an ihm dieselbe Spannung steht. Ideale Messgeräte machen die Rechnung exakt: der Strommesser hat 0 Ω und verbraucht keine Spannung, der Spannungsmesser hat unendlich viel und zieht keinen Strom.
Kniff: Halte dich an die Regel und sortiere die Bilder in zwei Schritten. Erst den Strommesser: er muss in der Leitung liegen, sodass der Strom durch ihn hindurch muss. Damit fallen alle Bilder weg, in denen A quer als Brücke hängt. Dann den Spannungsmesser: er muss quer liegen. Damit fällt auch das Bild weg, in dem beide in Reihe stehen — dort würde der hochohmige Spannungsmesser den Kreis ohnehin unterbrechen und der Strommesser hätte nichts anzuzeigen.
EI103Welche Spannung wird bei dem folgenden Messinstrument angezeigt, wenn dessen Messbereich auf 10 V eingestellt ist?ab Klasse E
8,8 V
29 V
88 V
2,9 V
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Richtig ist D: 2,9 V
Lösungsweg:
Messbereich 10 V, dazu gehört die Reihe mit dem Endwert 100
Der Zeiger steht dort auf 29, also auf 29 Prozent des Vollausschlags
U = 29 / 100 · 10 V = 2,9 V
Kniff: Der Zeiger zeigt keine Spannung an, sondern einen Bruchteil des Vollausschlags. Welche der beiden Zahlenreihen man dafür abliest, richtet sich nach dem Messbereich: zum Messbereich 10 V passt die Reihe, die bei 100 endet, denn 10 und 100 haben dieselbe Anfangsziffer — abgelesene Zahl durch 10. Zum Messbereich 300 V würde die Reihe passen, die bei 30 endet. Wer die falsche Reihe nimmt, liegt um den Faktor 3,3 daneben.
Warum die anderen nicht stimmen:
29 V – Die abgelesene Zahl 29 ist einfach als Volt hingeschrieben. Bei Messbereich 10 V kann aber nichts über 10 V angezeigt werden — der Skalenendwert 100 entspricht hier genau 10 V.
8,8 V – Hier ist die innere Zahlenreihe abgelesen (8,8) und die Zahl unverändert als Volt genommen. Die innere Reihe endet bei 30 und gehört zu einem Messbereich mit der Anfangsziffer 3; bei 10 V ist die äußere Reihe zuständig. Über 10 V zeigt das Instrument ohnehin nichts an, und 8,8 V wären fast Vollausschlag.
88 V – Das ist die Lösung der Nachbarfrage EI104: innere Reihe 8,8 mal 10 für den Messbereich 300 V. Zum Messbereich 10 V gehört weder diese Reihe noch dieser Faktor — und 88 V lägen weit über dem Messbereich.
EI104Welche Spannung wird bei dem folgenden Messinstrument angezeigt, wenn dessen Messbereich auf 300 V eingestellt ist?ab Klasse E
290 V
8,8 V
29 V
88 V
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Richtig ist D: 88 V
Lösungsweg:
Messbereich 300 V, dazu gehört die Reihe mit dem Endwert 30
Der Zeiger steht dort auf 8,8
300 V ist das Zehnfache des Skalenendwerts 30, also gilt der Faktor 10
U = 8,8 · 10 = 88 V
Kniff: Der Zeiger zeigt einen Bruchteil des Vollausschlags an, und welche der beiden Zahlenreihen man dafür nimmt, richtet sich nach dem Messbereich. Zum Messbereich 300 V passt die Reihe, die bei 30 endet: gleiche Anfangsziffer, also nur das Komma verschieben — abgelesene Zahl mal 10. Die äußere Reihe mit dem Endwert 100 gehört zu Messbereichen wie 1 V, 10 V oder 100 V.
Warum die anderen nicht stimmen:
8,8 V – Die richtige Zahlenreihe ist abgelesen, aber der Messbereich nicht berücksichtigt. 8,8 V wäre die Anzeige, wenn der Messbereich 30 V betragen würde; bei 300 V ist jeder Skalenwert mit 10 zu nehmen.
29 V – Hier ist die äußere Reihe abgelesen (29) und die Zahl unverändert als Volt genommen — zweifacher Fehler: falsche Reihe für diesen Messbereich und kein Faktor. Bei Messbereich 300 V müsste die äußere Reihe mit 3 multipliziert werden, das gäbe 87 V.
290 V – Hier ist die äußere Reihe abgelesen (29), aber der Faktor 10 der inneren Reihe angewandt: 29 · 10 = 290 V. Die beiden Reihen sind vermischt. Zur äußeren Reihe gehört bei 300 V der Faktor 3, also 87 V; zur inneren der Faktor 10, also 88 V.
Fragen und Abbildungen: Prüfungsfragenkatalog der Bundesnetzagentur, 3. Auflage (gültig seit 24. Juni 2024), Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – 2.0. Die Antworten sind gemischt. Erklärungen, Lösungswege und Begriffsblätter: Amateurfunk-Trainer.
