Kapazitive Füllstandsmessung

Präsentation zum Thema: "Kapazitive Füllstandsmessung"—  Präsentation transkript:

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

2 Inhalt Problemstellung & Motivation Lernvoraussetzungen, Theorie
Einordnung in den Lehrplan Verwendete Geräte & Schaltskizze Versuchsergebnis Vor- und Nachteile  persönlicher Lerneffekt bei dem Versuch

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

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

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.

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.

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

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

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

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

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

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

13 4) Das Prinzip: Schaltskizze

14 4) Die Umsetzung: Versuchsaufbau

15 5)Zusammenhang: Füllung und Ladung bei 280V

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

17 5) Linearisiert (280V) Q/nAs Füllstand/ml 2,5 2,75 193,775 3 387,55
2,75 193,775 3 387,55 3,25 581,325 3,5 775,1 3,75 968,875 4 1162,65 4,25 1356,425 4,5 1550,2 4,75 1743,975 5 1937,75 5,25 2131,525 5,5 2325,3 5,75 2519,075 6 2712,85 6,25 2906,625 6,5 3100,4

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

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.