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Kapazitive Füllstandmessung
Die vom Frequenzgenerator erzeugte Wechselspannung (Ueff = 32 V) wird mit einem Transformator so vergrößert, dass im Wechselstromkreis mit dem Plattenkondensator über das Multimeter die effektive Wechselstromstärke Ieff messbar wird. Zwischen den Platten des Kondensators befindet sich ein Behälter, in dem der Füllstand einer Flüssigkeit (rot gefärbtes Wasser) durch Heben und Senken eines Ausgleichsgefäßes veränderbar ist. Die Flüssigkeit als Dielektrikum ändert abhängig vom Füllstand die Kapazität des Kondensators und so die Wechselstromstärke.
Hinweise und Anregungen
- Dieses kontextorientierte Experiment kann nicht nur Anwendungsbeispiel sein, sondern bietet anhand einer realen Problemstellung (berührungslose Füllstandmessung) den Rahmen dafür, fachliche Inhalte zu erarbeiten oder sie zu anzuwenden:
- Kapazität eines Plattenkondensators
- Kapazitiver Widerstand
- Materie im elektrischen Feld
- Spannungstransformation
- Verbundene Gefäße, Schweredruck
- Eine quantitative Auswertung der Messdaten zeigt einen linearen
Zusammenhang zwischen Wechselstromstärke und Füllstand:
$x(I)=\frac{I-I_{0}}{\Delta I/\Delta x}$
Transformator
(600:12000 Windungen)
Multimeter
(MB mA)
Plattenkondensator
A = 96 cm2, d = 29 mm
Ausgleichsgefäß
Frequenzgenerator
Geräte einschalten. Füllstand durch Verschieben des Ausgleichsgefäßes ändern.
Autor: jki letzte Änderung: 26.02.2024 09:53 | Freie Universität Berlin | AG Didaktik der Physik BY-NC 4.0