Kondensatorprinzip

aus ZUM-Wiki, dem Wiki für Lehr- und Lerninhalte auf ZUM.de
Wechseln zu: Navigation, Suche

Inhaltsverzeichnis

Messungen an einem selbstgebauten Kondensator

Ein Projekt im Fach Mathematik bei Herr Dörr und Frau Deppert, von Daniel Fisch, Moritz Friedmann und Nele Maurer.

Was ist ein Kondensator?

Ein Kondensator ist ein Element in einem Stromkreis, welches elektrische Ladungen speichern kann. Einfache Kondensatoren bestehen aus zwei sich gegenüberliegenden Platten von welchen sich, wenn man Spannung an den Kondensator anlegt, eine positiv und eine negativ lädt. Dabei entsteht ein elektrisches Feld, wodurch Ladung auf den Platten gespeichert wird. Grundvoraussetzung für einen funktionierenden Kondensator ist, dass sich ein Dielektrikum zwischen den Platten befindet und somit kein Strom übertragen werden kann.

Bauanleitung Kondensator:

Material:

- 2 Mal 1,25m (bzw. 29cm) Alufolie

- 2 Mal 1,25m Backpapier (bzw. OHP Transparentfolie Din-A4)

- 2 mal 30cm Draht

- Tesafilm


Abwechselnd Alufolie und Backpapier aufeinander legen. Auf beiden Alufolieschichten jeweils einen abisolierten Draht mit Tesafilm befestigen. Anschließend alles eng aufrollen und erneut mit Tesafilm fixieren.

Gleiche Prozedur mit OHP Transparentfolie statt des Backpapiers (und entsprechender Länge der Alufolie) wiederholen, für den zweiten Kondensator.

Schaltkreis für Messung

Zur Messung der Kapazität der selbstgebauten Kondensatoren wurde folgender Schaltkreis aufgebaut:

Schaltung




Über den Funktionsgenerator wurde eine Spannung angelegt (im dauerhaften Wechsel zwischen Spannung an und aus), so dass die Elektronen im System immer wieder umverteilt wurden.





Beobachtung (qualitativ)

Graph 21423141234.PNG


Bei jedem Einschalten der Gesamtspannung am Funktionsgenerator,
nimmt die Spannung am Kondensator erst schnell, dann zunehmend langsamer zu,
bis sie sich bei einem Wert entsprechend der angelegten Spannung stabilisiert.
Sobald die Gesamtspannung ausgeschaltet wird, fällt die Spannung am Kondensator erst schnell,
dann immer langsamer, bis sie ungefähr den Nullwert erreicht hat.






Messergebnisse (quantitativ)

Eingestellte Werte am Funktionsgenerator:
f = 50hz
U = 5V
R = 10k\Omega

Bild 2wdsdfduhf.PNG

Ein Ausschaltvorgang wurde genauer betrachtet
und zu Zeiten (vom Punkt des Ausschaltens ab gemessen)
die entsprechende Restspannung am Kondensator bestimmt.











Folgende Werte wurden ermittelt:

Tabelleawdawd.PNG











Deutung

Allgemeine Formel zur Bestimmung der Kapazität mit Hilfe eines Widerstands, einer angelegten Gesamtspannung und gemessener Spannungen in Abhängigkeit von der Zeit seit dem Ausschalten: C=\frac{-t}{ln(\frac{U(t)}{U_0 })\cdot R }


Durch Einsetzen der Messergebnisse ergeben sich folgende Kapazitäten:

Formeln 1.PNG











Folglich liegt die Kapazität beider parallelgeschalteten Kondensatoren zusammen Durchschnittlich bei 0,089μF. Dieses Ergebnis wurde durch eine Kapazitätsmessung am Multimeter verifiziert.





Datei:Kondensator.docx




--KaHaMa (Diskussion) 15:47, 17. Nov. 2016 (CET)