Aufbau und Durchführung bei allen Teilversuchen
Abb. 2 Versuchsaufbau Die untere Platte wird über die elektrische Quelle und den Messverstärker mit der gemeinsamen Erde verbunden. Die obere Platte wird zunächst durch Berühren mit dem Ladekontakt 1, der mit dem Pluspol der Energiequelle verbunden ist, geladen. Anschließend wird die Platte durch Berühren mit dem Messkontakt 2, der mit dem Eingang des Messverstärkers verbunden ist, über den ladungsempfindlichen Messverstärker entladen. Die Empfindlichkeit des Messverstärkers sollte dabei i. d. R. auf den Bereich von \(10^{-8}\, \rm{C}\) eingestellt sein. Tipp: Eine hohe Luftfeuchtigkeit beeinflusst das Gelingen der Versuche stark. Füllungen im Plattenkondensator | LEIFIphysik. Ein "Abföhnen" der Platten und der Abstandshalter mit einem einfachen Föhn löst das Problem meist. Vorversuch: Bestätigung der Kondensatorformel
Wir wollen zuerst in einem Vorversuch zeigen, dass der oben gezeigte Plattenkondensator das typische Verhalten von Kondensatoren - die Proportionalität zwischen der Spannung \(U\), die über den beiden Platten anliegt und der Ladung \(Q\), die sich auf den beiden Platten ansammelt - zeigt.
Nichtleiter Im Elektrischem Feld - Das Dielektrikum
Kapazität von Kondensatoren und das Dielektrikum - YouTube
Füllungen Im Plattenkondensator | Leifiphysik
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Begriffsverwendung
Isolatoren wie der Isolierstoff zwischen Kondensatorplatten, Koaxialkabeln und Ähnlichem werden als Dielektrikum bezeichnet. Auch Antennen können funktionsbestimmende dielektrische Bauteile besitzen. Auch die Flüssigkeit einer Funkenerodiermaschine, die verhindert, dass die Funken der Elektrode zu lang sind, wird als Dielektrikum bezeichnet. Nichtleiter im elektrischem Feld - das Dielektrikum. Isolierstoffe, die nur zur elektrischen Isolation leitfähiger Teile voneinander dienen, werden in der Regel nicht als Dielektrika bezeichnet, obwohl ihre dielektrischen Eigenschaften für ihr Funktionieren ausschlaggebend sein können. Polarisation eines Dielektrikums
Der Atomkern (positiver Ladungsschwerpunkt) wird durch ein externes Feld links neben den negativen Ladungsschwerpunkt (Elektronenhülle) gezogen
Da in einem Dielektrikum die Ladungsträger nicht frei beweglich sind, werden sie durch ein äußeres elektrisches Feld polarisiert. Dabei wird zwischen zwei Arten der Polarisation unterschieden:
Verschiebungspolarisation
Bei der Verschiebungspolarisation werden elektrische Dipole induziert, das heißt, Dipole entstehen durch geringe Ladungsverschiebung in den Atomen oder Molekülen oder zwischen verschieden geladenen Ionen.
Kondensatoren Mit Dielektrikum - Youtube
Durchführung
Für den aufgebauten Plattenkondensator verändern wir die Spannung \(U\) und messen jeweils die Ladung \(Q\). Beobachtung
Tab. Kondensatoren mit Dielektrikum - YouTube. 1 Messwerte zum Vorversuch
\(U\;\rm{in}\;\rm{V}\)
\(0\)
\(50\)
\(100\)
\(150\)
\(200\)
\(250\)
\(300\)
\(Q\;\rm{in}\;10^{-9}\, \rm{As}\)
\(11\)
\(21\)
\(29\)
\(41\)
\(49\)
\(59\)
Zeichne ein \(U\)-\(Q\)-Diagramm, interpretiere die Ergebnisse und bestimme die Kapazität des Plattenkondensators. Lösung
Es ergibt sich nebenstehendes Diagramm. Die Messpunkte liegen auf einer Ursprungsgeraden; dies besagt, dass\[Q \sim U\;\;\;{\rm{oder}}\;\;\;Q = C \cdot U\]mit der Kapazität\[C = \frac{Q}{U}\]Diese berechnet sich hier zu\[C = \frac{Q}{U}\quad \Rightarrow \quad C = \frac{{51 \cdot {{10}^{ - 9}}}}{{250}}\frac{{{\rm{A}} \cdot {\rm{s}}}}{{\rm{V}}} = 2{, }0 \cdot {10^{ - 10}}\, {\rm{F}} = 200\, {\rm{pF}}\]
Wir wollen nun untersuchen, von welchen Größen die Kapazität eines Plattenkondensators abhängt. Auf den ersten Blick fallen einem der Flächeninhalt \(A\) und der Abstand \(d\) der beiden Platten ein.
Versuche
Füllungen im Plattenkondensator
Das Ziel des Versuchs
In diesem Versuch wird das Verhalten der Spannung über einem geladenen Plattenkondensator untersucht, wenn bei abgeklemmter elektrischer Quelle verschiedene Materialien zwischen die Platten gebracht werden. zum Video (von T. Hemmert, Uni Würzburg)
Ein Plattenkondensator wird mit Hilfe einer elektrischen Quelle aufgeladen und dann von der elektrischen Quelle getrennt. In den Zwischenraum der beiden Platten wird
zuerst ein Dielektrikum mit \({\varepsilon _r} > 1\) und
dann eine Metallplatte
eingebracht. Betrachte das Video und beschreibe die Beobachtungen, die du während der Durchführung der beiden Teilversuche machen kannst. Lösung
Wenn man in den Zwischenraum das Dielektrikum einführt, dann sinkt der Ausschlag des Elektroskops. Wenn man in den Zwischenraum Metall einführt, dann sinkt der Ausschlag des Elektroskops ebenfalls. Da die Ladung auf dem Elektroskop jeweils konstant bleibt, sind dies Kennzeichen dafür, dass sich bei beiden Teilversuchen die Spannung über den Kondensatorplatten verringert.
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