Skip to main content

Strom messen mit dem Multimeter

Mit der Strommessung ermitteln Sie die elektrische Stromstärke innerhalb einer elektrischen Schaltung. Das internationale Einheitensystem hat festgelegt, dass die elektrische Stromstärke in der Maßeinheit Ampere (A) angegeben wird. Wie bei der Spannungsmessung ist auch diese Funktion in jedem Multimeter Pflicht.

Technische Geräte, mit denen Sie eine Stromstärke messen können, werden als Amperemeter bezeichnet. Da ein jedes Multimeter Strom messen kann, wird es folglich unter anderem als Amperemeter bezeichnet, wenngleich es auch weit mehr Funktionen bietet.

Bevor Sie ein Multimeter kaufen, müssen Sie unbedingt wissen, dass der Messbereich einer Stromstärke sehr variabel sein kann. So kann die Stromstärke einer elektrischen Schaltung im Bereich von Milliampere liegen, während sie in einer weiteren Schaltung beispielsweise einen Ampere Wert ausweist. Ferner sind die Gefahren bei einer Strommessung deswegen so immens hoch, da das Gerät selbst in den zu messenden Stromkreis geschaltet werden muss.

Der eingestellte Messbereich darf also nie kleiner als die zu erwartende Stromstärke sein. Ist das Gerät beispielsweise auf Milliampere eingestellt und Sie messen eine Stromstärke im Ampere Bereich, kann dies zu einem Schaden am Gerät führen. Im Falle einer unbekannten Messgröße beginnen Sie daher bei einer manuellen Einstellung des Messbereiches immer mit dem höchsten Messbereich und tasten sich in kleinen Schritten nach unten, damit das Gerät nicht versehentlich überlastet wird und irreparable Schäden davon trägt.

Bei einfachen Modellen wird zwischen diesen Bereichen aus Mikroampere, Milliampere, Ampere und höheren Stromstärken manuell mithilfe des zentralen Auswahlschalters gewählt. Viele hochwertige Multimeter hingegen besitzen eine Auto-Range Funktion, womit die Messbereichswahl automatisch eingestellt wird. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass eine einfache Messung unbekannter Größen schnell und unkompliziert durchgeführt werden kann. Der Nachteil einer Auto-Range Funktion hingegen ist, dass die Messbereichsumschaltung verzögert erfolgt. Hierdurch verlängert sich die Messzeit bei meist nötigen Umschaltungen des Messbereichs, was man bei bestimmten Messungen nicht gebrauchen kann. In jedem Fall sollte ein Multimeter die Möglichkeit bieten, die Auto-Range Funktion abschalten zu können.

Strom messen mit dem Multimeter
Was ist ein Multimeter?
Bei einem Multimeter oder Vielfachmesser handelt es sich um Gerät, der sowohl die Stromstärke bei Gleich- und Wechselstrom in verschiedenen Bereichen als auch Widerstand und Spannung misst. Je nach Ausstattung kann es Kapazität, Temperatur und andere physikalische Größen messen und Dioden- und Durchgangsprüfungen durchführen. Strom messen stellt eine Grundfunktion des Geräts dar, indem es als Amperemeter fungiert. In den folgenden Abschnitten werden sowohl physikalische Grundlagen erklärt als auch Strommessungen bei unterschiedlichen Bedingungen Schritt für Schritt vorgeführt.

Strom messen – physikalische Grundlagen
Die Stromstärke I wird in Ampere (A) , Milliampere (mA) oder Mikroampere (µA ) angegeben. Sie beschreibt die elektrische Ladung, die während einer Zeitspanne durch einen Querschnitt fließt. Ihr Verhältnis zur Spannung in einem bestimmten Stromkreis wird mit dem Ohmschen Gesetz
U=R*I (1)
beschrieben. Dabei stellt U die Spannung, also den Potentialunterschied in dem Stromkreis und R den Widerstand des Stromleiters dar.
Einige Beispiele für die Größenordnung der Stromstärke sind:
10 µA – Betrag des Stroms durch eine LCD-Quarzuhr
20 mA – Betrag des Stroms durch eine Leuchtdiode
430 mA – Betrag des Stroms durch eine 100 W Glühlampe bei einem 230-V-Netz.
16 A – Betrag des Stroms, bei dem eine im Haushalt übliche Sicherung den Stromkreis unterbricht
150 A – Betrag des Stroms, der durch einen Elektromotor fließt

Wie funktioniert ein Multimeter?
Für eine Strommessung nutzt das Multimeter das Ohmsche Gesetz. Je nach ausgewähltem Messbereich wird ein sogenannter Shuntwiderstand mit einem vordefinierten Wert eingeschaltet. Ist das Gerät mit dem Stromkreis verbunden, ergibt den Spannungsunterschied im Inneren des Geräts geteilt durch den Widerstand den Betrag des Stroms nach dem Ohmschen Gesetz
I=U/R (2)
Zur Messung der Spannung wird die Coulombsche Kraft genutzt. Demnach erfährt eine elektrische Ladung eine Kraft, die proportional zur Spannung ist. Die Bewegung der Elektroden im Messgerät aktiviert also bei analogen Multimetern den Zeigerausschlag. Wegen ihrer höheren Genauigkeit haben digitale Multimeter in den letzten Jahrzehnten fast überall analoge Geräte ersetzt, um Strom zu messen. Bei digitalen Instrumenten wird die Bewegung des Zeigers in ein digitales Signal umgewandelt, sodass auf dem Display Ziffern angezeigt werden.

Strom messen: Wechsel- und Gleichstrom
Bei der Messung von Strom wird zwischen Gleich- und Wechselstrom unterschieden. Gleichstrom weist über die Zeit immer die gleiche Stärke und Richtung auf. Ein Beispiel für Gleichstrom ist der Strom, der aus einem Akku fließt. Strom messen ist in diesem Fall einfach, da der Betrag und das Vorzeichen sich zeitlich nicht ändern.

Anders ist es bei Wechselstrom. Hier verändern sich sowohl die Stromstärke als auch die Richtung periodisch, sodass ihr zeitliches Mittel bei Null liegt. Ein Beispiel dafür ist der dreiphasige Wechselstrom, der aus der Steckdose kommt. Hier ist eine Strommessung an einem bestimmten Zeitpunkt wenig sinnvoll. Auch eine Strommessung des Mittelwerts ist nicht zielführend, da das zeitliche Mittel der Stromstärke bei Null liegt.

Die zwei physikalischen Größen, die bei einer Strommessung von Wechselstrom ausgegeben werden, sind der Gleichrichtwert und der Effektivwert. Erstere beschreibt den Mittelwert des Betrags der Stromstärke und wird vor allem in der Elektro- und Messtechnik verwendet. Der Effektivwert ist dagegen die Standardangabe bei Strommessungen. Er stellt den quadratischen Mittelwert der Stromstärke dar. Bei einer sinusförmigen Spannung beträgt das Verhältnis zwischen Gleichrichtwert und Effektivwert 1,4142 oder √2 . Wenn Sie Strom messen, misst ein Pseudo RMS Multimeter den Gleichrichtwert und multipliziert ihn mit diesem Formfaktor, der jedoch nur für sinusförmige Wechselströme gültig ist. Für abweichende Stromkurven erhalten Sie daher ungenaue Ergebnisse. Ein True RMS Multimeter (Link zum Artikel) ist dagegen in der Lage, den tatsächlichen Effektivwert auszugeben.

Strom messen mit dem Multimeter: Aufbau eines Multimeters
Ein digitales Multimeter besteht aus vier Elementen:
(hier am besten ein Bild mit Pfeilen)

Display
Auf dem Display werden die Werte angezeigt, wenn Sie Strom messen. Die Anzahl der Ziffern hängt von der Grundgenauigkeit und der Anzahl der Counts (Link zum Artikel) des Multimeters ab.

Tasten
Neben der Ein/Aus-Taste kann der Benutzer mit den anderen Tasten verschiedene Funktionen auswählen. Die Anzahl und die Belegung der Tasten hängt vom Multimetermodell ab.
-Die MIN MAX Taste zeichnet zum Beispiel innerhalb einer Messung den Minimal- und den Maximalwert aus.
-Mit der RANGE Taste kann der Benutzer zwischen den für die Art der Messung verfügbaren Bereichen wechseln. Wenn er Strom messen möchte, stehen je nach Stromstärke die Maßeinheiten Ampere (A), Milliampere (mA) und Microampere (μA)zur Verfügung. Bei manchen Multimetermodellen wird die Autorange-Funktion aktiviert, wenn die Taste gedrückt gehalten wird. Bei anderen Geräte ist Autorange-Funktion mit einer separaten Taste belegt.
– DC/AC Diese Taste ermöglicht, DC Current (Gleichstrom) oder AC Current (Wechselstrom) zu selektieren, bevor Sie beginnen, den Strom zu messen.
(Hier ein gezoomtes Bild der Tasten)

Runder Schalter
Mit dem runden Schalter des Multimeters werden die Messgröße und der Messbereich festgelegt. Neben Strom messen besteht die Möglichkeit, Spannungen oder Widerstände zu messen. Zwei verschiedene Symbole stehen für Gleich- und Wechselstrom.
(Hier ein Bild des runden Schalters mit je einem Pfeil für die Symbole AC Current und DC Current)

Anschlussbuchsen

Unter dem runden Schalter befinden sich die Anschlussbuchsen. Hier werden die Bananenstecker eingeführt, damit die Messsignale übertragen werden. Die zwei Hauptbuchsen sind der Plus- und der Minuspol. Der Minuspol ist in der Regel mit der Abkürzung „COM“ beschriftet, während der Pluspol üblicherweise die Bezeichnung „mAVΩ“ trägt.
Wenn Sie Strom messen, verbinden Sie die schwarze Leitung mit dem „COM“ Minuspol und die rote mit dem „mAVΩ „ Pluspol. Je nach Modell besitzt Ihr Multimeter weitere Anschlussbuchsen. Einige Geräte weisen eine Extrabuchse für Strommessungen in Milli- oder Mikroampere Bereich auf. In fast allen Multimetern ist die 10 Ampere Buchse für Stromstärken über 200 mA Standard. Wenn Sie im Amperebereich Strom messen, wird die Plusleitung immer hier angeschlossen.
(Hier ein Bild der Leitungen und Tasten)

Strom messen mit dem Multimeter: Erste Schritte

1.Bestimmen Sie den Messbereich. Ob Ampere oder Milliampere gemessen werden sollen, können Sie mit dem runden Schalter einstellen. Darüber hinaus sollten Sie entscheiden ob es sich um Gleich- oder Wechselstrom handelt. Ist beim Strom messen der tatsächliche Messbereich unklar, sollten Sie immer den Größtmöglichen wählen. Der Widerstand im Multimeter wird nämlich nach der zu erwartenden Stromstärke geschaltet. Ist er zu niedrig, kann unter anderem das Gerät beschädigt oder zerstört werden. Ist der Betrag der Stromstärke kleiner, wird die Einstellung in kleinen Schritten nach unten korrigiert.
2. Unterbrechen Sie den Stromkreis. Lösen Sie zu diesem Zweck den Schaltdraht, der die zwei Klemmleisten verbindet. Um Strom zu messen mit dem Multimeter wird das Gerät in Serie in den Stromkreis geschaltet und verhält sich wie ein Widerstand. Physikalisch bedeutet das, dass durch das Multimeter der gleiche Strom wie durch den Stromkreis fließt.
(Hier ein Bild des Stromkreises mit Multimeter)
3.Nachdem Sie das Multimeter in den Stromkreis geschaltet haben, schließen Sie die Leitungen an. Ein häufiger Fehler beim Strom messen ist, den Pluspol in die Minusbuchse zu stecken und umgekehrt. Das Ergebnis ist ein Negativwert auf dem Display.
4.Nachdem Sie die Leitungen angeschlossen und die richtige Art der Messung, sowie den richtigen Messbereich bestimmt haben, können Sie den Betrag der Stromstärke vom Display ablesen.

Strom messen mit dem Multimeter, ohne das Gerät in den Stromkreis zu schalten

Die Anleitung im vorherigen Abschnitt beschreibt, wie das Strom messen mit dem Multimeter in einem Stromkreis funktioniert, wenn das Gerät als Widerstand geschaltet wird. Das ist jedoch nicht immer möglich. Ist der Strom beispielsweise stärker als 20 Ampere, werden die Sicherungen herausfliegen. In dem Fall brauchen Sie einen Umweg, um den Strom zu messen. Indem Sie einen Shuntwiderstand in den Stromkreis schalten und den Spannungsabfall vor und nach dem Widerstand feststellen, können Sie mit dem Ohmschen Gesetz die Stromstärke berechnen. Ist V1 die Spannung vor dem Shuntwiderstand, V2 die Spannung nach dem Shuntwiderstand und R sein Widerstand, beträgt die Stromstärke
I=V1-V2/R (3)
(Hier ein Bild des Schaltkreises mit Shunt)
Um einen Shuntwiderstand anzuschließen, gehen Sie folgendermaßen vor:
1. Kaufen Sie einen bedrahteten Widerstand im Baumarkt oder in einem Fachgeschäft. Die Auswahl reicht von Keramikverbund- über Kohleschicht- bis hin zu Metalloxidwiderständen. Ihr Widerstand soll proportional zu der zu erwartenden Stromstärke sein. Für eine Stromstärke im Amperebereich wählen Sie zum Beispiel einen Widerstand im Ohmbereich, für 10−1 Ampere einen Widerstand von zirka 10−1 Ohm und so weiter.
2. Drehen Sie die Enden des Widerstands und verbinden Sie sie mit Litzenleitungen. Löten Sie die Verbindungsstelle.
3. Nutzen Sie einen Schrumpfschlauch, um die Leitung zu isolieren. Lassen Sie dabei ein Stück frei, um eine Verbindung mit dem Multimeter zu ermöglichen.
4. Schließen Sie an die Leitungsenden jeweils eine Krokodilklemme an.
5. Unterbrechen Sie den Stromkreis
6. Schalten Sie Ihren Widerstand in Serie in den Stromkreis .
7. Stellen Sie das Multimeter auf eine Spannungsmessung ein. Sobald der Strom fließt, messen Sie den Spannungsabfall, indem Sie die positive Leitung Ihres Multimeters an die Seite des positiven Batteriekontakts schließen und die negative an die negative Seite. Auf dem Display lesen Sie den Spannungsunterschied. Da Sie den Betrag des Widerstands kennen, rechnen Sie mit (3) die Stromstärke.

Sicherheitshinweise

– Bevor Sie den Strom messen, sollten Sie die Sicherungen Ihrer Stromleitung überprüfen. Auch die Leitung sollte auf sichtbare Schäden getestet werden.
– Berühren Sie nie Metallteile und nicht isolierte Leitungen.
– Lesen Sie aufmerksam die Bedienungsanleitung Ihres Multimeters, bevor Sie mit dem Strom messen anfangen und machen Sie sich mit dem Gerät und seinen Eigenschaften vertraut.
– Entfernen Sie nach dem Strom messen die Leitungen und schalten Sie das Gerät aus.