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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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 hansmaulwurf Verfasst am: 19. Mai 2008 18:12 Titel: Kapazitätsmessung ? Kapazität wird kleiner ? |
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Hallo und einen guten Tag zusammen,
man stelle sich zwei Leiter vor die nebeneinander liegen. Die Leiter sind Rechteckig und sehr sehr dünn. (0,05mm). Die Länge ist meinetwegen 0,5m. Die Streifen sind 5mm breit.
Nun könnte man könnte ja sagen, dass es sich um einen Kondensator handelt !
Ich habe ein Meßgerät welches Kapazitäten gegen GND unterdrückt bzw. Kapazitäten gegen GND werden nicht mit gemessen. Es arbeitet nach folgendem Prinzip. (Vielen Dank nochmal an Schnudl für den Link)
| Zitat: |
Ich glaube dass deine Mess-Brücke eine virtuelle Erde mittels Wagner'schem Hilfskreis bildet. Ich habe das tatsächlich mal in der Ausbildung gelernt, aber schon längtst vergessen. Nun dämmert es mir aber wieder. Durch den Kunstgriff wird erzwungen, dass das Nullinstrument auf Erdpotenzial zu liegen kommt , und somit parasitäre Kapazitäten gegen Erde keinen Einfluss mehr haben.
Nachzulesen unter:
http://www.kalibrierinfo.de/kalib/buch/CAL5A.PDF
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Ok jetzt zu meiner Frage:
Ich habe schon versucht ein mathematisches Modell für diese auf den ersten Blick einfache Anordung zu finden. Dies habe ich mittlerweile jedoch aufgegeben ! Nähere ich mich dieser Anordnung an, sinkt (ja genau) sinkt mein Kapazitätswert ! Meiner Meinung nach müsste die Kapazität größer werden. Auch wenn man sich einen Plattenkondensator vorstellt, wird die Kapazität immer größer! (Auch wenn das Dielektrikum den Kondensator nicht vollständig ausfüllt) --> In diesem Fall betrachtet man dann den Kondensator als Reihenschaltung aus einem Luftkondensator und einem mit dem Dielektrikum.... na ja trotzdem (also obwohl es sich um eine Reihenschaltung handelt) wird die Kapazität größer.... Ok Ich habe jetzt hier keinen Plattenkondensator, aber zum vorstellen reicht es ja erstmal , oder ?
Also wie könnte man erklären, dass die Kapazität sinkt ?
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Ich habe auch noch eine Vermutung:
Wenn ich mich also als Mensch der Kondensatoranordnung nähere bin ich diesem Augenblick ja eine Kapazität nach Masse !? Da das Messgerät Kapazitäten nach Masse unterdrückt. Je näher ich der Anordung komme desto stärker wird meine Kapazität unterdrückt, also desto weniger wird gemessen !????
Oder ist es ganz einfach mathematisch, wenn man es herleiten könnte umgekehrt proprtional zur epsilon r ?
Vielen Dank für eure Hilfe
mfg hansm. 
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 23. Mai 2008 16:27 Titel: |
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ok, dann Frage ich erstmal anders:
Man stelle sich einen Plattenkondensator vor !
Gibt es eine Möglichkeit bzw Anordnung wodurch die Kapazität sinkt wenn ein Dielektrikum in den Kondensator eingebracht wird ?
(Das Dielektrikum füllt dabei den Plattenkondensator nicht vollständig zwischen den Platten aus !) ??
Vielen Dank
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 23. Mai 2008 16:42 Titel: |
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| hansmaulwurf hat Folgendes geschrieben: |
Gibt es eine Möglichkeit bzw Anordnung wodurch die Kapazität sinkt wenn ein Dielektrikum in den Kondensator eingebracht wird ?
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Ich würde sagen: Nur wenn das Dielektrikum ein  hat.
Ist das nicht der Fall, und beobachtest du beim Einführen eines Dielektrikums in einen Kondensator ein Absinken der dir angezeigten Kapazität, dann scheint mir das auf einen "Dreckseffekt" der konkreten Versuchsanordnung inclusive des Messgerätes hinzudeuten. Also darauf, dass deine Messanordnung in diesem Fall nicht nur die Kapazität des Kondensators misst, oder dass die Kapazität deines Kondensators gleichzeitig noch durch andere Dinge beeinflusst wird als durch das Einführen des Dielektrikums.
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 23. Mai 2008 16:48 Titel: |
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Hallo und erstmal danke für deine Hilfe....
also er <1 ? Welches Material hat ein er kleiner 1 ? Das gibt es meiner Meinung nach eigentlich nicht ?
Ja ich habe ja vermutet, dass die Kapazität kleiner wird, je näher ich der anordnung komme, weil das Messgerät Kapazitäten nach Masse unterdrückt, bzw nicht mit misst !
| Zitat: |
Ich habe auch noch eine Vermutung:
Wenn ich mich also als Mensch der Kondensatoranordnung nähere bin ich diesem Augenblick ja eine Kapazität nach Masse !? Da das Messgerät Kapazitäten nach Masse unterdrückt. Je näher ich der Anordung komme desto stärker wird meine Kapazität unterdrückt, also desto weniger wird gemessen !????
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Danke für die Hilfe
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 26. Mai 2008 17:23 Titel: |
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| hansmaulwurf hat Folgendes geschrieben: |
also er <1 ? Welches Material hat ein er kleiner 1 ? Das gibt es meiner Meinung nach eigentlich nicht ?
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In deinem Versuchsaufbau wird das ziemlich sicher nicht der Fall sein, denn so etwas kommt in der Tat nicht so oft vor. In manchen Materialien auch nur unter bestimmten Umständen, zum Beispiel für einen ganz bestimmten Wellenlängenbereich, wenn man das Material speziell präpariert.
| Zitat: |
Ja ich habe ja vermutet, dass die Kapazität kleiner wird, je näher ich der anordnung komme, weil das Messgerät Kapazitäten nach Masse unterdrückt, bzw nicht mit misst !
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Schon möglich, dass an dieser Vermutung etwas dran ist. Aber so tief stecke ich da grade noch nicht drin, und habe noch nicht selber so lange dran rumprobiert und nachgemessen, um diesen "Dreckseffekt" mit Sicherheit zu identifizieren und zu erklären. Also kann ich bisher nur sagen: "Könnte sein, aber bestätigen kann ich das noch nicht  "
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 26. Mai 2008 17:57 Titel: |
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hallo und danke für deine Antwort,
könnte es sein, dass die Kapazität aufgrund des inhomogenen Feldes sinkt ? also hätte man ein mathematisches modell, würde epsilon r im Nenner stehen. Ist das möglich ?
... und wieso noch nicht <? Womit misst du ?
Vielen Dank
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 26. Mai 2008 18:12 Titel: |
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Ich weiß noch nicht so genau, wie deine Versuchsanordnung genau aussieht. Und ich habe den Eindruck, dass man da vielleicht ein bisschen detaillierter den Versuchsaufbau anschauen muss oder könnte, um den Effekt nachzuvollziehen zu isolieren, den du da beschreibst.
Magst du vielleicht z. B. in einer Skizze einzeichnen, wie die Platten liegen, wo dein Messgerät angeschlossen ist, und was genau du von welcher Seite annäherst, und was geerdet ist, ... ?
Haben die Klemmen deines Messgerätes guten Kontakt zu den Platten? In welcher Größenordnung liegt die von dir gemessene Kapazität, und wie groß ist die Veränderung, die du bei "Annäherung" misst?
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 26. Mai 2008 18:39 Titel: |
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Also ich nähere mich jetzt als Mensch der Anordnung. Wie im Bild zu sehen ist. (Den gleichen Effekt ruft eine geerdete Metallplatte hervor, deswegen habe ich sie dort eingezeichnet).
Die Klemmen haben sehr guten KOntakt zu den Platten. Ich habe sie angelötet un direkt mit den Platten verbunden. Die Kapazität liegt bei ca. 10pF, bei Annäherung sinkt diese um ca 2pF !
Vielen Dank für deine Hilfe
| Beschreibung: |
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| Dateigröße: |
27.42 KB |
| Angeschaut: |
3648 mal |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 26. Mai 2008 19:04 Titel: |
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Danke für die klare Skizze
Damit würde ich sagen, hast du eindeutig gezeigt, dass die gemessene Kapazität bei angenähertem geerdetem Körper (Metallplatte oder Mensch) kleiner ist.
Denn dein Messgerät misst offenbar diejenigen Beiträge zur Kapazität zwischen den beiden Platten, die durch Feldlinien zustande kommen, die über den geerdeten Körper laufen (an der Oberfläche der geerdeten Metallplatte werden die Feldlinien dann übrigens genaugenommen senkrecht zu dieser Oberfläche verlaufen, also durch die Anwesenheit der geerdeten Platte zusätzlich etwas verformt werden), nicht mit, dadurch bleibt bei angenähertem Körper nur ein kleinerer Wert übrig.
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 26. Mai 2008 19:17 Titel: |
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aha ok, vielen dank für deine Erklärung !
Jetzt habe ich noch eine Sache die ich mir so ohne weiteres nicht erklären kann ! Entferne ich von der Metallplatte die Erdung und führe das Annäherungsexperiment nochmals durch sinkt die Kapazität auch ab !
Angefangen bei einem Anbstand von ca 40cm bis ca 3cm sinkt die Kapazität, ab da steigt die Kapazität wieder an, bzw sehr stark an und hat bei 0,5cm einen Wert der sogar höher ist als der ohne ein Dielektrikum !
Das kann ich mir nicht erklären ?
Vielen Dank
Erklärungsversuch:
Die Metallplatte ist zwar nicht mehr geerdet, hat jedoch eine gewisse Kapazität nach GND ! Darum sinkt erstmal der Kapazitätswert...aber warum steigt er bei einem sehr geringen Abstand wieder an ?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 27. Mai 2008 14:34 Titel: |
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| hansmaulwurf hat Folgendes geschrieben: |
Erklärungsversuch:
Die Metallplatte ist zwar nicht mehr geerdet, hat jedoch eine gewisse Kapazität nach GND ! Darum sinkt erstmal der Kapazitätswert...
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Könnte sein. Vielleicht ist das, was das Messgerät da an elektrischen Feldern erzeugt, auch so schwach oder in seiner Wirkung bei einigermaßen großen Abständen noch so auf die Unterseite der dritten Metallplatte beschränkt, dass die Oberseite der dritten Metallplatte immer noch in guter Näherung so wie geerdet aussieht für das Messgerät.
| Zitat: |
aber warum steigt er bei einem sehr geringen Abstand wieder an ? |
So eine Metallplatte hat ja ein unendlich großes  . Damit und mit kleinem effektiven Abstand der "Kondensatorplatten" steigt die Kapazität eines Kondensators.
Und vielleicht wird bei diesen kleinen Abständen der Einfluss der E-Felder des Messgerätes auf die dritte Metallplatte so groß, dass sie nur noch wenig wie ein geerdetes Ladungsreservoir wirkt und damit für das Messgerät "weniger geerdet" aussieht.
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 27. Mai 2008 18:55 Titel: |
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Vielen Dank für deine Erklärungen !
Das hört sich schlüssig an...
Ich werde noch weitere Messungen durchführen und mich dann melden
THX
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 28. Mai 2008 19:04 Titel: |
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Jetzt habe ich einige Messungen durchgeführt. Nun bin ich jedoch ein wenig durcheinander !
Das Meßgerät unterdrückt zwar Kapazitäten nach Masse, jedoch dürfte bei Annäherung meine Körperkapazität ja dann auch keine Rolle spielen ?
Also egal wie nah ich der Sensoranordnung komme ?
Also der Kapazitätswert wird kleiner bei Annäherung ! Ich habe mal eine Vergleichsmessung mit einer batteriebertriebenen Messpinzette gemacht ! Diese hat ja demnach keinen Massebezug. .. und siehe da der Kapazitätswert steigt bei Annäherung !
Würdest du jetzt unabhängig von diesen Ergebnissen eher eine Anstieg oder eine Abfall erwarten ? Also welche Messung stimmt mit der physikalischen Beschreibung des Problems überein ?
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Vielen Dank für deine Hilfe
mfg hansm.
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hansmaulwurf
Anmeldungsdatum: 09.07.2006
Beiträge: 140
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| hansmaulwurf Verfasst am: 28. Mai 2008 20:21 Titel: |
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Ich habe hier ein Datenblatt gefunden von Analog Devices. Bitte schau dir mal S.12 an:
http://www.analog.com/en/prod/0,,760_1077_AD7142,00.html
"CAPACITANCE SENSING THEORY"
Diese Art die dort beschrieben wird, hat das Abfallen der Kapazität jetzt etwas mit der Messmethode des AD7142 zu tun oder ist es ein phsikalischer Effekt ?
Vielen Dank für deine Rückmeldung !
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 29. Mai 2008 14:06 Titel: |
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Seite 12 in diesem Datenblatt beschreibt genau das, was wir hier hatten
Ein Messgerät mit Massebezug wie oben beschrieben misst den Effekt der Feldlinien nicht mit, die über den sich annähernden geerdeten Körper zu Masse abgehen. So ein Messgerät misst also dabei bei Annäherung eines geerdeten Körpers eine Abnahme der Kapazität.
Ein Messgerät ohne einen solchen Massebezug misst einfach nur die Annäherung eines metallischen Körpers mit sehr hohem und dabei also eine Zunahme der gemessenen Kapazität, da die Feldlinien, die über den metallischen Körper von der einen zur anderen Kondensatorplatte laufen, einer höheren Polarisierbarkeit begegnen.
Beides konntest du bereits experimentell beobachten.
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