Strom zu messen ist aufwendiger als Spannung: Der Strom fließt durch ein Bauteil, also muss das Messgerät in den Stromweg. Dafür trennst du den Stromkreis auf und setzt das Amperemeter in die Lücke. Das kostet einen Handgriff mehr und birgt eine typische Falle – die vertauschte Buchse. Dafür bekommst du eine der aufschlussreichsten Größen überhaupt: Wie viel Strom eine Schaltung zieht, verrät oft sofort, ob sie richtig arbeitet.
In Reihe einschleifen
Ein Strommesser liegt immer in Reihe mit dem Verbraucher. Nach der Kirchhoffschen Knotenregel fließt dann durch Gerät und Verbraucher derselbe Strom.
So gehst du mit einem Multimeter vor:
- Schaltung ausschalten.
- Rote Leitung in die mA- oder A-Buchse, schwarze in COM; Drehschalter auf A⎓ oder A~. Bei unbekanntem Strom zuerst den A-Bereich nehmen.
- Leitung auftrennen (Draht lösen, Steckbrücke ziehen) und das Gerät in die Lücke setzen.
- Einschalten, ablesen, ausschalten.
- Gerät entfernen, Leitung schließen, rote Leitung zurück in VΩ.
Arbeitest du mit einem Zeigerinstrument, achtest du bei Gleichstrom zusätzlich auf die Polarität (Strom fließt in die Plus-Buchse hinein), beginnst bei unbekanntem Strom im größten Bereich und schaltest herunter, bis der Zeiger im oberen Drittel der Skala steht.
Bürdenspannung: Das Amperemeter ist nicht ideal
Ein ideales Amperemeter hätte den Innenwiderstand null. Im realen Gerät fließt der Strom durch einen Messwiderstand (Shunt) und eine Sicherung, an denen eine kleine Spannung abfällt – die Bürdenspannung. Sie fehlt dem Verbraucher.
Die Bürdenspannung steht im Datenblatt guter Multimeter, oft als mV pro mA. Bei Messungen an niedrigen Spannungen wie 1,8 V oder 3,3 V lohnt sich der Blick dorthin. Wie du Strom- und Spannungsmessung gleichzeitig ohne systematischen Fehler kombinierst, erklärt Strom- und spannungsrichtiges Messen.
Strommessung über einen Shunt
Statt das Multimeter einzuschleifen, kannst du einen bekannten, kleinen Messwiderstand (Shunt) fest in die Leitung einbauen und die Spannung darüber messen. Nach dem Ohmschen Gesetz gilt:
Oft brauchst du dafür nicht einmal ein zusätzliches Bauteil: Jeder Widerstand mit bekanntem Wert, der ohnehin im Stromweg liegt, eignet sich – etwa der Vorwiderstand einer LED. Misst du an einem 330-Ω-Vorwiderstand 1,65 V, fließen 5 mA.
Die Genauigkeit hängt dann allerdings von der Toleranz dieses Widerstands ab.
Ein eigens eingebauter Shunt hat Vorteile: Die Schaltung muss zum Messen nicht aufgetrennt werden, Spannungsmessung ist risikoarm, und du kannst den Verlauf mit dem Oszilloskop betrachten. Der Shunt wird so klein gewählt, dass nur wenige Millivolt bis etwa 100 mV abfallen. Ein Strommessverstärker hebt die kleine Spannung bei Bedarf an.
Bei sehr kleinen Shunts im Milliohm-Bereich verfälschen schon die Übergangswiderstände der Lötstellen das Ergebnis. Dann misst man die Spannung mit einem Vierleiteranschluss (Kelvin-Anschluss): Der Strom fließt über die äußeren Anschlüsse, die Spannung wird über zwei separate Leitungen direkt an den Enden des Widerstandselements abgegriffen. Mehr zum Prinzip unter Widerstand messen und Messbereichserweiterung.
Stromzange: Messen ohne Auftrennen
Eine Stromzange umschließt einen Leiter und misst das Magnetfeld, das der Strom erzeugt. Der Stromkreis bleibt geschlossen, und es gibt keine Bürdenspannung. Für Wechselstrom arbeitet sie nach dem Prinzip des Stromwandlers, für Gleichstrom mit einem Hall-Sensor. Wichtig: Die Zange darf nur einen Leiter umschließen. Umfasst sie eine ganze Netzleitung mit Hin- und Rückleiter, heben sich die Magnetfelder auf und sie zeigt nahezu null.
Selbsttest
Warum musst du zum Strommessen den Stromkreis auftrennen?
Das Amperemeter muss in Reihe liegen, damit derselbe Strom wie durch den Verbraucher durch das Gerät fließt.
Was ist die Bürdenspannung?
Der Spannungsfall am Innenwiderstand des Amperemeters; er fehlt dem Verbraucher.
Über einem 0,5-Ω-Shunt misst du 150 mV. Wie groß ist der Strom?
I = 0,15 V / 0,5 Ω = 0,3 A.