Untersuchung von Wasser als Dielektrikum im Kondensator

Messung b [ 1
ΩF ] C [F] ±5%
1 25149,2 ±0, 156% 3,40·10−11 2 26686,6 ±0, 1674% 2,94·10−11 3 26381,0 ±0, 1581% 3,03·10−11 4 26561,3 ±0, 1557% 2,97·10−11 5 7044,3 ±0, 1045% 2,39·10−10 6 25750,8 ±0, 2069% 3,21·10−11 7 43952,2 ±0, 2864% 4,55·10−11 Tabelle 4: Messergebnis
Wir erkennen, dass sich alle Kapazitäten in der Größenordnung von ca. 3, 2 · 10 −11 F befinden. Die einzige
Ausnahme ist die Messung 5. Hier beobachten wir eine enorme Abweichung der Kapazität. Da während des
Versuchs Plattenfläche und Plattenabstand konstant geblieben sind, muss sich nach der Formel 1 die Dielek-
trizitätskonstante geändert haben. Diese können wir nun errechnen:
ɛ =
d · C
ɛ0 · A
⇒ ɛ = 2, 39 · 10−10 · 0, 025m
ɛ0 · 0, 0511m 2
⇒ ɛ = 13, 2
Dies ist die Dielektrizitätskonstante unseres Dielektrikums. Dabei ist zu berücksichtigen, dass es sich hierbei
um eine Reihenschaltung von Kondensatoren handelt, da wir drei Materialschichten in unserem Dielektrikum
besitzen.
Zusammenfassend können wir sagen, wir haben die Entladekurven unseres Plattenkondensators aufgenommen
und dabei bei jeder Messung das Dielektrikum geändert. Der direkte Vergleich der Messergebnisse zeigt, dass
sich die Kapazität des Kondensators, gefüllt mit trockener oder feuchter Umgebungsluft in unserem Behälter,
nur minimal verändert. Füllen wir jedoch unseren Behälter mit Wasser, erkennen wir einen sichtbaren Anstieg
der Kapazität. Auch die Überlegung, dass es einen Unterschied machen könnte, ob das Wasser, welches den
Behälter befeuchtet, vorher schon einmal in einem elektrischen Feld war, werden durch unsere Messergebnisse
widerlegt. Vergleichen wir unsere Ergebnisse der Dielektrizitätskonstanten mit den Werten diverser Lehrbücher
(z.B Halliday), erkennen wir teilweise auch erhebliche Abweichungen. So erhalten wir für den mit Wasser ge-
füllten Kondensator eine Dielektrizitätskonstante von ɛ = 13, 2. Wenn wir bedenken, dass sich um das Wasser
herum zu jeder Seite eine 2mm dicke Plexiglasscheibe befindet, erwarten wir einen Wert der Dielektrizitätskon-
stante um 30. Nehmen wir den Literaturwert der Dielektrizitätskonstante von Plexiglas, nämlich 3,4 , erhalten
wir durch folgende Rechnung die Dielektrizitätskonstante von Wasser.
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