In diesem Beitrag geht es um die möglichst einfache experimentelle Ermittlung der relativen Permittivität εr (früher als Dielektrizitätskonstante bezeichnet). Dazu wird die Kapazität eines Plattenkondensators mit bzw. ohne Isolator/Dielektrikum im Zwischenraum gemessen.
Die relative Permittivität εr ergibt sich dann einfach aus dem Verhältnis der Kapazität mit Isolator zur Kapazität mit Luft. In beiden Fällen muss natürlich die Fläche A des Kondensators und dessen Plattenabstand d gleich bleiben. Zur Bestimmung der Kapazität greife ich auf einen äußerst günstigen und vielseitigen Komponententester zurück. Diesen erhält man im Internet um rund 15 Euro und er eignet sich u.a. zur Bestimmung von C, L, R bzw. des Transistortyps inkl. seiner Kenndaten. Also ein oft benötigtes Teil…
Die Aluminiumplatte und die Kunststoffschrauben zum Bau des Kondensators stammen von Aliexpress:
Die Plattenfläche meines Kondensators beträgt genau A = 144 cm². Dieser Wert wird aber in diesem Experiment eigentlich gar nicht benötigt. Als Dielektrika/Isolatoren verwende ich Plexiglas, Hartschaum und normales Glas. Letzteres habe ich mir zurechtgeschnitten für 5 Euro bei einer Glaserei besorgt.
Wie schon erwähnt wird die Kapazität des Kondensators mit und ohne Isolator bestimmt. Ohne Isolator befindet sich zwischen den Platten Luft mit einer relativen Permittivität εr ≈ 1. Für diesen Fall benötige ich aber isolierende Abstandshalter. Dazu verwende ich M3 Kunststoffbeilagscheiben bzw. aus einer dünnen Kunststofffolie mit einer Lochzange selbst gefertigte Scheiben:
Diese stapel ich dann übereinander bis der Plattenabstand d genau jenen Wert besitzt wie mit Dielektrikum.
Zum Messen der Abstände verwende ich eine digitale Schiebelehre:
Alle für den Versuch benötigten Teile:
Nun zu den Messungen beginnend mit gewöhnlichen Fensterglas:
Hartschaumplatte:
Plexiglas:
Zum Schluss die mit den Kapazitäten berechneten relativen Permittivitäten εr:
Beim Acrylglas/Plexiglas liegt mein experimenteller Wert doch um einiges unter dem Sollwertbereich, ansonsten stimmen die Werte recht gut.
Das Youtube-Video reiche ich wie immer nach.