Stromstärke bei Kondensatorentleerung messen

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Hi,

ich habe mal folgende Frage. Wenn ich einen geladenen Kondensator habe, kann ich den ja z.B. durch ein Kabel entladen, indem ich beide Platte verbinde. Wenn ich jetzt mit einem Multimeter diesen Abflussstrom messen möchte, ist das ja wie ein Kurzschluss. Also das wird doch vermutlich sehr schnell gehen, so dass ich da nicht wirklich was ablesen kann oder? Gibt es nun einen Unterschied, ob ich die Fühler des Multimeters direkt an die Platten halte, oder ob ich noch einen Widerstand einbaue?

Ich hätte jetzt spontan gedacht, dass es keinen sehr großen Unterschied macht. Zu erwähnen ist vllt noch, dass die Spannung zwischen den beiden Platten sehr klein ist, ein paar 10mV.

Was wäre jetzt, wenn ich z.B. bei einem MHD-Generator den Strom messen wollen würde. Ein Kumpel hat gemeint, dass ich mit einem Widerstand immer messen müsste, da sonst ein Kurzschluss entsteht und alles sofort "weg" ist. Was ich jedoch nicht ganz verstehe ist, dass bei einem MHD-Generator doch theoretisch immer wieder Ladungen getrennt werden und die Spannung wieder aufgebaut wird, müsste ich da nicht auch, indem ich einfach die Fühler des Multimeters ohne extra Widerstand an die beiden Platten halte, nicht auch einen Strom messen können? Zumal ja die Fühler auch nicht widerstandslos sind.

lg

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

wozu MHD generator? Du kannst die beiden Platten des Kondensators durch einen Widerstand verbinden. Misst du die Spannung zwischen den Platten (hochohmiges DVM), so weisst du auch den Strom: I = U/R

Wenn du R entsprechend gross machst, kannst du z.B. álle 10s ablesen und erhältst so die Entladekurve...

Und für 10mV brauchst du eben ein brauchbares Voltmeter. Sollte aber kein problem sein, wenn du Zugang zu einem Labor hast.

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Also des gehört zu einen Versuch. Ich hab hier einen kleinen MHD-Generator, der mit Wasser läuft gebaut. Spannung konnte ich messen, und ich wollte jetzt den Strom messen, den ich abgreifen kann.
Ich hab jetzt einfach die Fühler an die Platten gehalten, und dann wurde nichts angezeigt. Ich hab zuerst gedacht, dass das eben so schwach oder sonst was ist, dass ich das halt nicht messen kann.
Jetzt ist mir irgendwie als ich vom Frisör heimgelaufen bin eingefallen, dass ich vllt einen Widerstand hätte reinschalten müssen. Und des hat ein Kumpel der so immer mit so Zeugs rumbastelt auch gemeint, da es sonst ein Kurzschluss wäre.
Was ich daran jetzt aber nicht verstehe ist, dass wenn doch immer wieder eine Spannung aufgebaut wird, wieso es nicht auch ohne Widerstand geht. Wenn ich die Fühler in die Steckdose stecke, zeigts mir ja auch einen Wert an, weil "immer Ladungen nachgeliefert werden".

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Wenn der Kondensator schneller entladen als geladen wird, wirst du keine Spannung messen können.

Nur weil dein Generator deinen Kondensator auf eine bestimmt Spannung auflädt, sagt das ja noch nichts darüber aus in welcher Zeit er das schafft.

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Das war ja der Gedanke, den ich mir gemacht hatte, aber ich weiß nicht, ob ein Widerstand das so verlangsamen würde, dass ich das messen kann, oder ob das egal ist.

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Ja natürlich verlangsamt ein Widerstand die Entladung.
Vereinfacht: Je größer der Widerstand, desto weniger Strom und desto weniger Entladung.

Also im Prinzip musst du den Widerstand soweit erhöhen, bis du eine stabile Spannung messen kannst. Oder was auch immer du eigentlich möchtest... so ganz verstanden habe ich das noch nicht.

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Der MHD-Generator erzeugt eine Spannung zwischen den beiden Platten, und wenn ich die jetzt verbinde, fließt ein Strom. Den will ich messen. Die Spannung konnte ich einfach so messen, indem ich die Messfühler an die Platten gehalten habe. Aber bei der Strommessung ging das nicht. Da wurde mir nichts angezeigt.
Jetzt weiß ich nicht, ob es daran lag, dass der Generator zu schlecht sozusagne war, dass da kontinuierlich Spannung nachgeliefert wurde, oder ob ich einen Widerstand hätte einbauen sollen.
Wobei ich das mit dem Widerstand nur bedingt verstehe.

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Also mir ist nicht klar was du da machst. Kannst du mal beschreiben wie die Anordnung aussieht und was das Ziel des Experiments sein soll? Wenn wir das verstanden haben können wir vielleicht sagen, ob du es richtig oder falsch machst...Aber so geht es nicht.

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Der Strom (den du messen willst) ist abhängig vom Widerstand zwischen den beiden Kondensatorplatten.

kleiner Widerstand --> großer Strom (Stromstärke)
großer Widerstand --> kleiner Strom (Stromstärke)

Daher verstehe ich nicht welchen Strom du nun eigentlich messen möchtest.

Je größer deine Stromstärke (also je kleiner der Widerstand) desto schneller kann sich die Spannung zwischen den Platten ausgleichen. Gleicht sie sich schneller aus, als dein Generator sie wieder aufbauen kann, bricht deine Spannung zusammen --> kein Strom, bzw. nur ganz kurz.

Manche Menschen können sich das besser mit Wasser vorstellen:

Du hast einen Eimer in den stetig Wasser eintropft. Wenn du ihn mittels Rohr und Gefälle mit einem leeren Eimer verbindest, leert er sich.
Je größer der Rohquerschnitt desto schneller entleert sich der obere Eimer. Läuft er schneller aus, als Wasser nachtropft ist er ziemlich schnell ganz leer und füllt sich auch nicht mehr. (Da alles was nachtropft ja sofort abgeleitet wird.

Hoffe dass ich dich mit meiner Wasserexkursion nicht verwirrt habe... Prost

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Ja, dass das abhängig von der Beschaffenheit des Fluids, also vom Wasser ist, weiß ich. Das habe ich ja hergelitten gehabt. Also das war meiner Facharbeit. Die ist zwar jetzt schon abgegeben und ich könnte es eh nicht mehr retten, falls es falsch ist, aber seis drum.

Mir geht es ja mehr um das Messverfahren dieses Stroms, den ich an den Platten abgreifen kann. Ob das ein Fehler war, die Messfühler direkt an die Platten zu halten. oder ob ich noch einen Widerstand zwischen Platte und Messfühler hätte packen sollen.
Da ich keinen Strom messen konnte mit den Messfühlern direkt an den PLatten, habe ich geschlussfolgert, dass der Generator halt nicht fähig ist den Verlust schnell genug wieder auszugleichen.
Ich weiß halt nicht, ob ich mit Widerstand zu einem anderen Ergebnis gekommen wäre.

EDIT:
Also nochmal zum Aufbau, hab die Frage von Schnuddel erst jetzt gesehen.
Ich habe einen MHD-Generator gebaut. Der funktioniert mit Wasser. Die durch die Ladungstrennung aufgebaute Spannung konnte ich messen. Jetzt kann man ja den Generator belasten, indem ich sozusagen einen Verbraucher an die beiden Platten anschließe. Ich habe jetzt einfach die Messfühler da dran gehalten und geschaut, ob ich einen Strom messen kann, weil ich davon halt ausgegangen bin, dass der Generator im Normalfall, immer wieder Ladungen nachliefert, also die Spannung weiter aufbaut, zwar schwächer wie im Leerlauf. Aber trotzdem dann immer weiter ein Strom fließen müsste, und nicht dieser Kurzschluss alles kaputt macht. Da das nicht ging, habe ich halt gedacht, ja der Generator schafft es halt nicht. Bin aber halt erst nach Abgabe auf die Idee mit dem Widerstand gekommen, aber weiß halt nicht ob des überhaupt was nützen würde, wenn es der Generator von vorne rein nicht schafft.

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Herkömmliche Ampermeter sind idR niedrigohmig, damit sie die gemessene Stromstärke möglichst wenig beeinflussen.
Daher kommst du dem schon sehr nahe, wenn du von "Kurzschluss" sprichst.

Wenn du also einen Widerstand dazwischen schaltest, der groß genug ist und ein Messgerät hast, welches empfindlich genug ist, wirst du auch eine Stromstärke messen können.

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Aber es kann auch sein, dass selbst wenn ich einen Widerstand reingeschalten hätte, ich nichts gemessen hätte, weil eben der Strom dann zu klein gewesen wäre.

Ist es denn direkt falsch, wenn ich es nur mit dem Multimeter ohne zusätzlichen Widerstand gemessen habe, und nichts messen konnte und dann sage, dass der Generator eben zu schwach ist?

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Also ich hab des jetzt nochmal durchdacht. Angenommen, ich schalte einen Widerstand ein. Dann wird ja aufgrund der anliegenden Spannung ein gewisser Strom durchgepumpt. Je größer der Widerstand desto kleiner wird der Strom. Wenn ich den Strom sehr klein habe, fließen weniger Ladungen von den Platten durch den Draht sag ich jetzt mal.
D.h. ich könnte die Zeit bis es dauert, dass die Platten entladen sind strecken. Wenn aber der Strom sehr klein wird, bekomm ich ein Problem mit dem Messgerät. Ist der Widerstand aber sehr klein, oder ich lass ihn gar weg. Ist der Strom stärker, aber es fließen die Ladungen auch schneller ab.

Ich hab das jetzt mal grob mit den Daten die ich noch hab, also den Abmessungen der Platten und dem Abstand, die Kapazität ausgerechnet und durch die Spannung mir die Ladung errechnet, die auf den Platten sitzt. Und das ganze mal mit einem Widerstand von 100 ohm durchgerechnet. Und selbst dann wär die Zeit t winzig klein, die es dauern würde bis die Ladung Q auf den Platten bei gegebenen I abgeflossen wäre. Zwar wird ja bei Abnahme von Q U kleiner und somit auch der Strom I, aber das verläuft ja proportional. Hinzu kommt, dass ich bei einem solchen Widerstand, der Strom immer noch zu klein für mein Messgerät ist, da ich nur bis 4000µA messen kann.

Wenn ich also einen Widerstand rein zu, wird der Strom zwar kleiner, aber die Zeit ist immer noch zu klein die es dauert, bis die Ladungen weg sind und der Strom wird zu klein. Lass ich den Widerstand weg, könnte ich den Strom messen aber die Zeit t wird noch kleiner.
Insofern müsste ich ja richtig damit liegen, wenn ich sage, der Generator liefert zu wenig Ladungen nach, so dass die Spannung U und somit der Strom I über längere Zeit konstant bleiben.

Wenn ich das in der mündlichen Prüfung zur Facharbeit erzähle, müsste das doch in Ordnung gehen oder Haue / Kloppe / Schläge

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

achso,...

_-Alex-_ · Anmeldungsdatum: 06.03.2007 Beiträge: 262

Ja stimmt, irgendwas wir immer fließen weil ja die Ladungen weiterhin getrennt werden.
Aber letzten Endes, läuft es ja darauf hinaus, dass ich es wegen dem Messgerät nicht messen kann, weil es eben zu schwach ist, was der Generator nachliefert.

Das es nicht das gleiche wie ein Kondensator ist weiß ich zwar, aber ich dachte ich könnte aufgrund der Spannung und der getrennten Ladungen trotzdem etwas Kondensatorähnliches annehmen.

Jetzt noch Messreihen aufzunehmen geht leider nicht, da ich den MHD-Generator mit der Facharbeit vor gut 3 Wochen abgegeben habe.
ein weiteres großes Problem würde wahrscheinlich die Störeffekte sein die du schon angesprochen hast.
Ich hatte schon bei der Spannung sehr große Probleme, da bei solch kleinen Spannungen eben alles eine Rolle spielt. Ich war dort ja schon sehr froh eine Proportionalität zwischen Fließgeschwindigkeit und Spannung herauszufinden, und das auch nicht immer.

Mal zu dem, was ich gesagt habe. Mein Grundgedankengangen war doch richtig oder? Weil deine Diagramme - danke nochmals, die veranschaulichen das sehr schön - gehen ja in die selbe Richtung wie das, was ich gesagt habe.

Wenn ich jetzt annehmen möchte, dass der Generator es schafft eine Spannung U recht gut aufrechtzuerhalten. Dann könnte ich doch einfach mit dem Strommessgerät ohne irgendwelche zusätzlichen Widerstände an die Platten gehen oder?

lg

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861