Untersuchung von Wasser als Dielektrikum im Kondensator

⇒
1
CW asser
=
1
Cges
=
⇒
⇒
1
CP lexi
1
+
=
1
CW asser
2
+
+ 1
CP lexi
Cges CP lexi CW asser
1
CW asser
= 1
−
Cges
2
CP lexi
1
CW asser
1
2, 39 · 10 −10 F −
1
= 1 2 · d
−
Cges ɛ0ɛ · A
0, 002m · 2
ɛ0 · 3, 4 · 0, 0511m 2
⇒ CW asser = 6, 32 · 10 −10 F
⇒ (nach( 84))ɛW asser = 29, 7
Diese Abweichung lässt sich damit erklären, dass es sich bei unseren Messungen nicht um einen unendlich
ausgedehnten Kondensator handelt, sodass wir von einem Streufeld ausgehen müssen.
Letztlich können wir aus unseren Ergebnissen festhalten, dass bei feuchter Luft und einem mit Wasser als
Dielektrikum zwei völlig unterschiedliche Kapazitäten zustande kommen. Hiermit stellen wir also fest, dass
der Effekt, der gleichen Kapazität bei feuchtem und befülltem Behälter, mit unseren Bedingungen und einer
Niederspannung von ca. 10V nicht reproduzierbar ist.
3.2.4 Das Dielektrikum bei Hochspannung
In diesem Versuchsteil gilt es, mithilfe einer Hochspannungsquelle unseren Plattenkondensator aufzuladen und
die Abschwächung der Spannung bei Einführen eines Dielektrikums unter Zuhilfenahme eines Elektrometers zu
ermitteln. Dabei entnehmen wir dem Elektrometer die untenstehenden Werte, die qualitativ für die Spannung
stehen (Tabelle 4 bis 6).
Die Versuchsanordnung sieht wie folgt aus:
Abbildung 16: Schaltskizze Dielektrikum bei Hochspannung
Zunächst laden wir mit Hochspannung die Kondensatorplatten auf und lesen den angezeigten Wert auf dem
Oszilloskop ab. Der ermittelten Größe eine Einheit zuzuweisen, erscheint als wenig sinnvoll, da am Elektrometer
nur relative Größen abgelesen werden können. Als nächstes führen wir das Dielektrikum ein und lesen erneut
den angezeigten Wert ab. Schließlich entfernen wir das Dielektrikum. Die Bezeichnung “feucht” bezieht sich auf
das Dielektrikum, welches zuvor mit Wasser gefüllt war und aus dem das Wasser entfernt worden ist, sodass die
Wände noch benässt sind und die Luftfeuchtigkeit ca. 100% entspricht.
Für den Versuch haben wir zwei Dielektrika aus Plexiglas hergestellt. Dazu wurden jeweils zwei Plexiglasscheiben
in unterschiedlichen Abständen voneinander mithilfe von Silikon fixiert. Auch nach mehreren Versuchen gelang
es uns nicht, die Dielektrika vollständig abzudichten. Es trat immer, wenn auch nur sehr wenig, Wasser aus.
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