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Versuchsdurchführung
Ein Leybold-Kondensator mit einer Stellschraube zur Änderung des Plattenabstandes und einer Millimeter-Skala dient als Kondensator für die verschiedenen Versuchsteile. Zum Laden des Kondensators wird ein stabilisiertes Gleichspannungsnetzteil verwendet, an welches ein Voltmeter zur Kontrolle der angelegten Spannung angeschlossen wird.
a) Q ~ U
Der Minuspol des Netzgerätes wird mit einer der Kondensatorplatten sowie dem Masseanschluss des Elektrometers verbunden. Mithilfe eines Bananensteckers an einem Holzstab, der am Netzgerät angeschlossen ist, wird die andere Kondensatorplatte aufgeladen.
Ein weiterer Bananenstecker an einem Holzstab ist mit dem Elektrometer verbunden und wird nach dem Aufladen mit der Kondensatorplatte verbunden.
Die Messung der Ladung auf der Kondensatorplatte wird dabei für 50, 100 und 200 Volt durchgeführt, sodass die Proportionalität zwischen beiden Größen gezeigt werden kann.
b) Q ~ 1/d
Der Minuspol des Netzgerätes wird mit einer der Kondensatorplatten sowie dem Masseanschluss des Elektrometers verbunden. Mithilfe eines Bananensteckers an einem Holzstab, der am Netzgerät angeschlossen ist, wird die andere Kondensatorplatte aufgeladen.
Ein weiterer Bananenstecker an einem Holzstab ist mit dem Elektrometer verbunden und wird nach dem Aufladen mit der Kondensatorplatte verbunden.
Dabei wird die Messung der Ladung für verschiedene Plattenabstände von 1-8mm durchgeführt, sodass gezeigt werden kann, dass die gespeicherte Ladung invers Proportional zum Plattenabstand ist.
c) U ~ d
Der Minuspol des Netzgerätes wird mit einer der Kondensatorplatten sowie dem Masseanschluss des Elektrometers verbunden. Die andere Kondensatorplatte wird mit dem Elektrometer fest verbunden.
Der Plattenabstand wird nun zu Beginn auf 1mm eingestellt und der Kondensator wird mit dem Bananenstecker am Holzstab auf 5V aufgeladen.
Nun wird der Plattenabstand mithilfe der Stellschraube bis 8mm erhöht um zu zeigen, dass die Spannung proportional mit dem Plattenabstand ansteigt.
d) Q ~ ε
Der Minuspol des Netzgerätes wird mit einer der Kondensatorplatten sowie dem Masseanschluss des Elektrometers verbunden.
Der Kondensator wird nun zuerst ohne Dielektrikum mittels des Bananensteckers am Holzstab auf eine Spannung von 200V geladen.
Ein weiterer Bananenstecker an einem Holzstab ist mit dem Elektrometer verbunden und wird nach dem Aufladen mit der Kondensatorplatte verbunden.
Die gemessene Ladungsmenge ist ohne Dielektrikum sehr gering.
Nun wird das Dielektrikum eingeführt und der Kondensator erneut geladen. Die Messung der Ladung ergibt dabei einen deutlich größeren Wert (10-20fach größer).
e) U ~ 1/ε
Der Minuspol des Netzgerätes wird mit einer der Kondensatorplatten sowie dem Masseanschluss des Elektrometers verbunden. Die andere Kondensatorplatte wird mit dem Elektrometer fest verbunden.
Der Kondensator wird nun zuerst ohne Dielektrikum mittels des Bananensteckers am Holzstab auf eine Spannung von 50V geladen.
Nun wird das Dielektrikum vorsichtig zwischen die beiden Platten eingeführt, wodurch die gemessene Spannung am Elektrometer auf 10-15V sinkt.
Wird das Dielektrikum wieder entfernt, so steigt die Spannung wieder auf den ursprünglichen Wert von ca. 50V.
f) Metallscheibe zwischen Kondensatorplatten
Der Versuchsteil e) wird mit einer Metallscheibe, anstelle des Dielektrikums durchgeführt, um zu zeigen, dass auch hier die Spannung beim Einbringen des Leiters zwischen die Kondensatorplatten sinkt.