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Kapazitive Füllstandsmessung Versuch durchgeführt von: Robert Aleksov Lisa Gardyanczik Sabrina Vooren 1

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Präsentation zum Thema: "Kapazitive Füllstandsmessung Versuch durchgeführt von: Robert Aleksov Lisa Gardyanczik Sabrina Vooren 1"—  Präsentation transkript:

1 Kapazitive Füllstandsmessung Versuch durchgeführt von: Robert Aleksov Lisa Gardyanczik Sabrina Vooren 1

2 Inhalt 1) Problemstellung & Motivation 2) Lernvoraussetzungen, Theorie 3) Einordnung in den Lehrplan 4) Verwendete Geräte & Schaltskizze 5) Versuchsergebnis 6) Vor- und Nachteile persönlicher Lerneffekt bei dem Versuch 2

3 1) Problemstellung & Motivation - Wie funktioniert die Tankanzeige in Fahrzeugen? - Wie misst man den Füllstand bei gefährlichen Gütern? Ziel: mit bekannten Mitteln / Methoden den Füllstand messen 3 -Die_drei_fragezeichen.svg.png

4 2) Lernvoraussetzung Die SuS kennen Schaltskizzen und wissen, wie Strom- und Spannungsmessgeräte geschaltet werden Die SuS kennen den Aufbau und die Funktion eines Plattenkondensators Die SuS kennen Dielektrika und deren Wirkung in einem Kondensator 4

5 2) Theorie- Füllstandsmessung Bei der Füllstandsmessung werden kontinuierliche Messungen und Grenzmessungen unterschieden. Es ist auf die Beschaffenheit der Güter zu achten. Es gibt zahlreiche verschiedene Arten zur Bestimmung von Füllständen. 5

6 2) Theorie- Plattenkondensator Ein Kondensator ist eine Anordnung zur Speicherung elektrischer Energie. Er besteht aus zwei Leitern, die durch einen Isolator getrennt sind. Zwei parallel zueinander aufgestellte Metallplatten bilden einen Plattenkondensator. 6 magnetismus/U30040_L_plattenkondensator-s.jpg

7 2) Theorie- Kapazität Die Kapazität C eines Plattenkondensators (mit Dielektrikum ) ist der Plattenfläche A direkt und dem Plattenabstand d umgekehrt proportional. Der Proportionalitätsfaktor ist die elektrische Feldkonstante 7

8 3) Einordnung in den Lehrplan Stufe 12. I oder 12. II Kontext: Elektrik: Bereitstellung, Wandlung und Verteilung von elektrischer Energie 8

9 3) Einordnung in den Lehrplan Kontextbaustein: Speicherung von elektrischer Energie Blitzlichtgerät als Beispiel für die Verwendung eines Kondensators als Energiespeicher 9

10 3) Einordnung in den Lehrplan Gegenstände: Flächenlandungsdichte, elektrische Feldkonstante Kondensator, elektrische Kapazität Dielektrikum, Dielektrizitätskonstante Energie des elektrischen Kondensatorfeldes 10

11 3) Einordnung in den Lehrplan Hinweise: Erweiterung des Feldbegriffs Schülerversuche: -Akku, Batterie -elektrostatische Luftreinigung 11

12 4) Verwendete Geräte Kabel Glasbehälter + Füllgut + Schütte Spannungsquelle Ladungsmessgerät Isolierstäbe + Konduktorkugeln Plattenkondensator Schutzwiderstand 12

13 4) Das Prinzip: Schaltskizze 13

14 4) Die Umsetzung: Versuchsaufbau 14

15 5)Zusammenhang: Füllung und Ladung bei 280V 15

16 5) Bei festgelegter Spannung U kann man also über Messung der Ladung Q, Aufschluss über die enthaltene Füllmenge erhalten: 16

17 5) Linearisiert (280V) 17 Q/nAsFüllstand/ml 2,50 2,75193, ,55 3,25581,325 3,5775,1 3,75968, ,65 4,251356,425 4,51550,2 4,751743, ,75 5,252131,525 5,52325,3 5,752519, ,85 6,252906,625 6,53100,4

18 6) Vor- und Nachteile + stufenlose Messung möglich + Prinzip einfach nachzuvollziehen + bei Gefahrgütern anwendbar - Schaltung relativ kompliziert umsetzbar - Messwerte sehr klein ungenaue Messungen - Eigentlich kein linearer Zusammenhang: da runde Platten 18

19 6) Persönlicher Lerneffekt Auch wenn das Prinzip einfach ist, die Umsetzung ist es absolut nicht. Kleine Ursachen haben große Wirkungen. Es entstehen oft unbewusst Fehlerquellen, die man leicht übersieht. 19


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