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<!DOCTYPE html>

<title>Elektrofeldmeter</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Elektrofeldmeter</span></h1>

</header>

</div>

<p>Ein <b>Elektrofeldmeter</b>, auch <i>elektrisches Feldmeter</i>, <b>Rotationsvoltmeter</b> oder <b>Feldmühle</b> (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic">„field mill“</span>) genannt, ist ein Gerät zur Messung der <a href="Elektrische_Feldst%C3%A4rke" title="Elektrische Feldstärke">elektrischen Feldstärke</a>. Bei definierter Messentfernung zu einem Objekt kann es als <a href="Spannungsmessger%C3%A4t" title="Spannungsmessgerät">Spannungsmessgerät</a> verwendet werden.

</p><p>Wie auch das <a href="Elektroskop" title="Elektroskop">Elektroskop</a> entzieht das Elektrofeldmeter dem zu messenden Objekt keine Energie und verfälscht somit das Messergebnis nicht, ist aber viel empfindlicher. Abhängig von der Bauweise kann eine Auflösung bis herab zu 10 V/m (für Rotationsvoltmeter, bei handlicheren Elektrofeldmetern nur bis etwa 1 kV/m) erreicht werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Funktionsweise">Funktionsweise</h2></div>

<p>An der Vorderseite der Geräte befindet sich ein <a href="Vergolden" title="Vergolden">vergoldeter</a> elektrostatischer Chopper (Flügelrad, daher rührt auch die Bezeichnung „Feldmühle“).<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> <a href="Gold" title="Gold">Gold</a> verringert laut einiger Hersteller<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> den Messfehler, da es in der <a href="Elektrochemische_Spannungsreihe" title="Elektrochemische Spannungsreihe">Elektrochemischen Spannungsreihe</a> eine ähnliche Position wie Sauerstoff hat. Das Flügelrad gibt periodisch Fensteröffnungen frei und verschließt sie wieder. Deshalb kann sich die Sensorelektrode hinter dem Chopper durch <a href="Influenz" title="Influenz">Influenz</a> des externen elektrischen Feldes abwechselnd auf- und entladen. Diese Ladungsänderung kann unterschiedlich gemessen werden:

</p>

<ul><li>Im einfachsten Fall wird die Sensorelektrode über einen sehr hochohmigen Widerstand geerdet, um eine ausreichend große <a href="Zeitkonstante" title="Zeitkonstante">Zeitkonstante</a> zu erzielen. Daran erzeugt der Umladestrom eine Wechselspannung, die über einen <a href="Spannungsfolger" title="Spannungsfolger">Spannungsfolger</a> (<a href="Operationsverst%C3%A4rker#Nichtinvertierender_Verstärker_(Elektrometerverstärker)" title="Operationsverstärker">Elektrometerverstärker</a>) niederohmig gemacht wird.</li>

<li>Bei höheren Ansprüchen erzeugt ein <a href="Ladungsverst%C3%A4rker" title="Ladungsverstärker">Ladungsverstärker</a> die Messspannung. Dieser sorgt durch seinen <a href="Virtuelle_Masse_(Elektronik)" title="Virtuelle Masse (Elektronik)">virtuellen Nullpunkt</a> dafür, dass die Sensorplatte stets auf Nullpotential bleibt, was die Isolationsprobleme drastisch verringert.</li></ul>

<p>Nach ausreichender Verstärkung wird die Wechselspannung in einem <a href="Gleichrichter#Synchrongleichrichter" title="Gleichrichter">Synchrongleichrichter</a>, dessen Umschaltfrequenz mit der Rotationsfrequenz des Flügelrades übereinstimmt, gleichgerichtet und angezeigt. Auf diese Weise kann die Polarität der Spannung beziehungsweise die Richtung des elektrischen Feldes bestimmt werden.

</p><p>Dieses Prinzip ermöglicht, <a href="Elektrostatik" title="Elektrostatik">statische</a> <a href="Elektrische_Ladung" title="Elektrische Ladung">elektrische Ladungen</a> und <a href="Elektrisches_Feld" title="Elektrisches Feld">Felder</a> zu bestimmen, ohne ihnen Energie zu entnehmen – zur Messung fließt kein Strom.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungen">Anwendungen</h2></div>

<p>Aus den gemessenen Feldstärken kann man auf benachbarte Oberflächenladungen schließen, die unter anderem in <a href="Electrostatic_Protected_Area" title="Electrostatic Protected Area">elektrostatisch geschützten Bereichen</a> (ESD-Arbeitsplätzen) und bei der Herstellung und Verpackung elektronischer Bauteile und Komponenten vermieden werden müssen. Sie könnten zu <a href="Elektrostatische_Entladung" title="Elektrostatische Entladung">elektrostatischen Entladungen</a> führen.

</p><p>In der Meteorologie und Klimaforschung werden Veränderungen des elektrischen Feldes in der Erdatmosphäre gemessen, die durch Wettererscheinungen wie Gewitter, Kalt- bzw. Warmfrontdurchgänge, Regenwolken und andere elektrostatische Phänomene in der Atmosphäre erzeugt werden. Notfalls werden Raketenstarts verschoben.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="Lock-in-Verst%C3%A4rker" title="Lock-in-Verstärker">Lock-in-Verstärker</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.rapp-instruments.de/static-machines/measuring/feldmuehle/feldmuehle.htm">Beschreibung und Arbeitsweise - auf www.rapp-instruments.de</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.qsl.net/dh1stf/">Stefan Kneifels DH1STF (Feldmühle)</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20160214213254/http://www.hcrs.at/FELDMU.HTM">hcrs Feldmühle</a> (Webarchiv)</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/ladungen-felder-oberstufe/ausblick/feldmuehle">Erläuterung auf Schülerniveau</a> (<a href="LEIFI" class="mw-redirect" title="LEIFI">LEIFI</a>)</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.missioninstruments.com/pages/learning/about_fm3.html"><i>Mission Instruments: About Field Mills.</i></a><span class="Abrufdatum"> Abgerufen am 21. September 2024</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AElektrofeldmeter&rft.title=Mission+Instruments%3A+About+Field+Mills&rft.description=Mission+Instruments%3A+About+Field+Mills&rft.identifier=http%3A%2F%2Fwww.missioninstruments.com%2Fpages%2Flearning%2Fabout_fm3.html"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20050314004252/http://www.igb.fraunhofer.de/WWW/Service/OA/Analytik-Anlagen/dt/Elektrofeldmeter.html"><i>Messung elektrostatischer Felder und Ladungen.</i></a> Fraunhofer IGB, 24. Oktober 2003, archiviert vom <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

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</style><span class="dewiki-iconexternal"><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.igb.fraunhofer.de%2FWWW%2FService%2FOA%2FAnalytik-Anlagen%2Fdt%2FElektrofeldmeter.html">Original</a></span> am <span style="white-space:nowrap;">14. März 2005</span><span>;</span><span class="Abrufdatum"> abgerufen am 23. Oktober 2011</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AElektrofeldmeter&rft.title=Messung+elektrostatischer+Felder+und+Ladungen&rft.description=Messung+elektrostatischer+Felder+und+Ladungen&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20050314004252%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.igb.fraunhofer.de%2FWWW%2FService%2FOA%2FAnalytik-Anlagen%2Fdt%2FElektrofeldmeter.html&rft.publisher=Fraunhofer+IGB&rft.date=2003-10-24&rft.source=http://www.igb.fraunhofer.de/WWW/Service/OA/Analytik-Anlagen/dt/Elektrofeldmeter.html"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20140114081237/http://www.elex-antistatique.com/pdf/EFM-120_Bed_NT_D-E-F_pdf.pdf"><i>Elektrofeldmeter.</i></a> Archiviert vom <span class="dewiki-iconexternal"><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.elex-antistatique.com%2Fpdf%2FEFM-120_Bed_NT_D-E-F_pdf.pdf">Original</a></span><span>;</span><span class="Abrufdatum"> abgerufen am 21. September 2024</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AElektrofeldmeter&rft.title=Elektrofeldmeter&rft.description=Elektrofeldmeter&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20140114081237%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.elex-antistatique.com%2Fpdf%2FEFM-120_Bed_NT_D-E-F_pdf.pdf&rft.source=http://www.elex-antistatique.com/pdf/EFM-120_Bed_NT_D-E-F_pdf.pdf"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.phywe.de/physik/elektrizitaet-und-magnetismus/elektrostatik-und-elektrisches-feld/elektrofeldmeter_18202_20208/"><i>Elektrofeldmeter, USB.</i></a> (PDF; 502 kB) Betriebsanleitung. PHYWE Systeme GmbH und Co. KG,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 6. November 2023</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AElektrofeldmeter&rft.title=Elektrofeldmeter%2C+USB&rft.description=Elektrofeldmeter%2C+USB&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.phywe.de%2Fphysik%2Felektrizitaet-und-magnetismus%2Felektrostatik-und-elektrisches-feld%2Felektrofeldmeter_18202_20208%2F&rft.publisher=PHYWE+Systeme+GmbH+und+Co.+KG"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://spaceref.com/press-release/florida-airborne-field-mill-research-may-improve-launch-weather-criteria/"><i>Florida Airborne Field Mill Research May Improve Launch Weather Criteria.</i></a> In: <i>Kennedy Space Center.</i> 11. Juli 2000,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 18. Dezember 2023</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AElektrofeldmeter&rft.title=Florida+Airborne+Field+Mill+Research+May+Improve+Launch+Weather+Criteria&rft.description=Florida+Airborne+Field+Mill+Research+May+Improve+Launch+Weather+Criteria&rft.identifier=https%3A%2F%2Fspaceref.com%2Fpress-release%2Fflorida-airborne-field-mill-research-may-improve-launch-weather-criteria%2F"> </span></span>

</li>

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