Praktikum: Einen Kondensator laden und entladen

Arbeitsauftrag

Der Kondensator betreibt eine Lampe

Laden Sie den Kondensator mit der Batterie (AUF DIE POLUNG ACHTEN!) und betreiben mit dem Kondensator die LED oder das Glühlämpchen.

Notieren Sie Ihre Beobachtungen.; Erklären Sie Ihre Beobachtungen mit Hilfe eines Vergleichs zu einem aufgepumptem Fahrradreifen.
Messen des Lade- und Entladevorgangs

Laden Sie einen vorher vollständig entladenen Kondensator mit einer Batterie auf.

Messen Sie während des Ladevorgangs die Spannung am Kondensator und den Ladestrom und tragen Sie Ihre Ergebnisse in eine Tabelle ein. Zu Beginn des Ladevorgangs ist es sinnvoll in kurzen Abständen zu messen, später reichen größere Zeitabstände. Der Kondensator gilt als geladen, wenn die Stärke des Ladestroms weniger als 5 mA beträgt.

Zeit     t in sec  | 0 | 2 | 4 | 6 | ... 
Spannung    U in V |   |   |   |   | ...
Stromstärke I in A |   |   |   |   | ...

Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs.
Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit.
Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung.

Wie kann man daraus die Menge der gespeicherten Energie berechnen? (Siehe Energie und Potential)

Entladen Sie den Kondensator, indem Sie das Lämpchen betreiben.

Messen Sie während des Entladevorgangs wieder die Spannung und die Stromstärke:

Zeit     t in sec  | 0 | 2 | 4 | 6 | ... 
Spannung    U in V |   |   |   |   | ...
Stromstärke I in A |   |   |   |   | ...

Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Spannungs und Stromstärkeverlaufs.
Berechnen Sie mit Hilfe der Integration des Stromstärkeverlaufs den Verlauf der Ladung über die Zeit.
Erstellen Sie ein Diagramm der Spannung über die Ladung.

Bestimmen Sie aus dem U-Q-Diagramm die Menge der über die Lampe abgegebenen Energie.

Material: Flachbatterie, Kroko-Kabel, Doppelschicht-Kondensator (5,5V/1F), LED, Lämpchen (4V/40mA), zwei Multimeter, Stoppuhr

Aufbau

ACHTUNG! Das Stromstärkemessgerät NIE direkt an die Spannungsquelle anschließen!

Sonst brennt die Sicherung durch.

Der Ladevorgang
Der Kondensator betreibt das Lämpchen.
Mit dem Umschalter (man kann auch einfach ein Kabel umstecken) wird zwischen Laden (linker Stromkreis) und Entladen (rechter Stromkreis) gewechselt.
Das elektrische Potential während des Ladevorgangs.
Ohne den Widerstand fällt das Potential nur innerhalb des Kondensators ab und ist nicht messbar.
Der Entladevorgang.