Ziel dieses Versuches ist es die Kapazität eines Kondensators zu bestimmen indem gemessen wird wie viel Ladung bei einer gegebenen Spannung in den Kondensator "passt".
Ein Kondensator wird dazu über ein Relais in regelmäßiger Folge ge- und entladen. Beim Entladen wird die Stromstärke gemessen. Bei niedrigen Frequenzen des Schaltvorgangs schlägt der Zeiger des Stromstärkemessgeräts immer nur kurz aus. Bei höheren Frequenzen (ca. 20 Hz) ist die Trägheit des Zeigerinstruments jedoch so groß, dass der Zeiger konstant die mittlere Stromstärke anzeigt. Somit kann durch Multiplikation der mittleren Stromstärke mit der Periodendauer die pro Schaltvorgang abgeflossene Ladung ermittelt werden. Direkt mit analogen Messinstrumenten habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht, wird die sehr kleine Stromstärke jedoch mit Hilfe eines Messverstärkers gemessen, stimmten meine Ergebnisse meist nur in der Größenordnung.
Wichtig ist es bei diesem Versuch eine Spannungsversorgung mit geringer Restwelligkeit zu verwenden, da sonst nicht klar ist, welche Spannung am Kondensator zum Zeitpunkt des Umschaltens anlag. Das Relais schaltet aufgrund seiner Trägheit etwa bis zu einer Frequenz von 25 Hz. Für schnellere Schaltfrequenzen müsste auf eine elektronische Umschaltung z.B. mit Hilfe zweier Transistoren umgestiegen werden.
Daten zum Versuch:
Kondensator 10 µF mit Spannung ca. 2,5 V und Stromstärke ca. 1 mA (Bild 1)
Plattenkondensator mit Spannung ca. 300 V und Stromstärke ca. 10 µA (Bild 2). Hier lässt sich auch noch die dielektrische Wirkung von Glas im Kondensator nachweisen.
Versuchsnummer: E-Feld 005