Vermessung von elektrostatischen Feldern mithilfe einer Feldmühle

Vermessung von elektrostatischen Feldern
mithilfe einer Feldmühle
Hendrik Wiese, Michael Spychala, Janik von Rath,
Philipp Papenbreer, Fabian Notaro
11. August 2009
Inhaltsverzeichnis
1
Einleitung
2
2
Theorie
2
3
Bau der E-Feldmühle
4
4
Messreihe mit dem provisorischen Aufbau
9
5
Bau der Feldmühle in der Bierdose
14
6
Messreihe mit dem endgültigen Bierdosen-Aufbau
16
7
Zusammenfassung
21
1
1
Einleitung
Ziel dieses Versuches ist es die Feldstärke statischer E-Felder, insbesondere
dem E-Feld der Erde zu bestimmen. Das E-Feld der Erde wird aufgebaut
zwischen Erdoberäche und Ionosphäre, in der Ladungstrennung durch die
ionisierende kosmische Strahlung stattndet. Zusätzlich sind Wolken elektrostatisch aufgeladen, sodass je nach Wetterlage zusätzliche E-Felder auftreten.
Der Literaturwert für das elektrische Feld der Erde beträgt bei schönem Wetter ca. 100-300 V/m, kurz vor einem Blitzeinschlag das ca. 100-fache dieses
Wertes (vgl. [2]). Um die E-Feldstärke zu messen soll eine E-Feldmühle gebaut werden, mit deren Hilfe die Feldstärke ohne Energieentnahme bestimmt
werden kann. Um ein Referenzfeld zu haben wird auÿerdem ein Plattenkondensator aufgebaut mit dem Vergleichsmessungen in einem bekannten E-Feld
stattnden können. Im Verlauf dieses Projekts wird zunächst ein Prototyp
gebaut, dessen Schaltungen mit Hilfe des vorhandenen Leybold-Stecksystems
gesteckt werden und der mechanische Teil des Aufbaus nur provisorisch aufgebaut wird. Ist mit diesem System eine erfolgreiche Messung gelungen, wird
das System soweit verkleinert werden, dass es in eine Bierdose passt und somit auch tragbar wird. Zunächst wollen wir das theoretische Konzept der EFeldmühle besprechen und danach die Konstruktion eines vorläugen Prototyps mit anschlieÿender Messung und Auswertung betrachten. Schlieÿlich besprechen wir die Konstruktion des endgültigen Experiments, der E-Feldmühle
in einer Bierdose, und die darauÿ resultierende Messung.
2
Theorie
Bei einer E-Feldmühle wird eine kreisförmige Metallplatte in vier Viertel
unterteilt, die sogenannten Sektorelektroden, wobei jeweils die gegenüberliegenden miteinander verbunden sind. Nun werden durch einen, mit einem Motor angetriebenen, Drehügel jeweils zwei Sektorelektroden verdeckt. Durch
diesen Aufbau erhält man also prinzipiell eine sich periodisch verändernde
Kapazität C(φ), die vom zu messenden E-Feld durchdrungen wird. Durch
diese sich verändernde Kapazität ndet periodisch Inuenz auf den Sektorelektroden statt. Werden die Elektroden über einen Widerstand geerdet, so
lässt sich ein Strom messen, der proportional zum zu messenden E-feld und
zur Kapazitätsänderung (also der Winkelgeschwindigkeit des Motors) ist, wie
die folgende Rechnung zeigt (mit U = Spannung, E = elektrisches Feld, d =
Plattenabstand, Q = elektrische Ladung, C = Kapazität des Kondensators,
I = Strom)
U = Ed (1),
Q = CU (2),
2
I = Q̇ (3)
Abbildung 1: Aufbauskizze [1]
⇒ I = Q̇ = ĊU = ĊEd (4)
Die Auf- und Entladezeiten des Kondensators sind hierbei vernachlässigbar,
da der Motor in einem Frequenzbereich von f = 100Hz dreht. Zum Vergleich
wird die Entladungskonstante berechnet:
mit C = 0
A
(5),
d
τ=
A = 14 cm2 ,
d = 3 mm,
R = 10 MΩ
1
= 4, 13 10−5 s (6)
RC
Um das Signal auf den Platten messbar zu machen wird ein Instrumentenverstärker verwendet. Dieser hat einen sehr hohen Eingangswiderstand, sodass
das Signal ohne Ladungsentnahme gemessen werden kann. Ferner hat er den
Vorteil, dass durch Dierenzbildung eventuelle Störsignale, die auf alle Platten einwirken eliminiert werden. Der Instrumentenverstärker besteht aus drei
Operationsverstärken (in Abb. 2 OV1, OV2, OV3), von denen zwei jeweils
vor die Eingänge des dritten geschaltet werden. Diese haben den Verstärkungsfator 1 und dienen lediglich dazu den Eingangswiderstand wesentlich
zu erhöhen, während der Dritte dann das Signal verstärkt.
3
Abbildung 2: Schaltplan Instrumentenverstärker (U1 und U2 sind die Eigangsspannungen, Ua die Ausgangsspannung, über R1 und R2 lässt sich der
Verstärkungsfaktor von OV3 einstellen) [4]
3
Bau der E-Feldmühle
Der erste Schritt beim Aufbau war die Realisierung des Sensorbereichs der
E-Feldmühle, also der Sektorelektroden und der Flügel die sich mit Hilfe eines Motors drehen. Wir haben zuerst die Sektorelektroden auf eine Pappe
montiert. Diese Pappe bendet sich zwischen Motorrumpf und den Drehügeln. Damit die Drehügel geerdet sind haben wir die Motornabe mit einem ausgefransten Kabel an den Erde-Anschluÿ des Oszilloskops angeschlossen. Zum Ermöglichen von Vergleichsmessungen haben wir 2 Metallplatten
Abbildung 3: Motorrumpf mit Pappe und Flügeln
waagerecht übereinander angeordnet und somit einen relativ groÿen Plattenkondensator hergestellt. Die Platten haben wir an eine Hochspannungsquelle angeschlossen. In der Mitte der beiden Platten bendet sich die EFeldmühle. Ohne zusätzliche Elektronik haben wir überprüft, ob man schon
mit diesem simplen Aufbau sichtbare Änderungen in der Amplitude des Inuenzstromes zu sehen vermag. Es ist aber nur Rauschen und alle möglichen Radio-Signale zu erkennen, sichtbare Änderungen bei verschiedenen
E-Feldern sind nicht festzustellen. Der nächste gröÿere Schritt im Aufbau
4
Abbildung 4: Plattenkondensator
Abbildung 5: Hintergrundrauschen, links für niedriges und rechts für groÿes
äuÿeres E-Feld
der Feldmühle war die Elektronik. Um ablesbare Signale aus dem Messaufbau zu bekommen, die die Feldänderung sichtbar machen und die störenden herauszultern, haben wir eine Instrumentenverstärker-Schaltung aufgebaut. Die Instrumentenverstärker-Schaltung ist eine Operationsverstärker-
Abbildung 6: Instrumentenverstärker-Schaltung, links Schaltplan [4], rechts
Aufbau
Schaltung mit sehr hochohmigen Eingängen, was ideal zum Abgri der Span5
nungen auf den Sektorelektroden geeignet ist, da der dort auftretende Verschiebungsstrom sehr gering ist. Zusätzlich unterdrückt diese Schaltung den
Gleichspannungsanteil, sodass wir ein gut ablesbares, da auf 0V genormtes,
Signal auf dem Oszilloskop erhalten. Interessanterweise haben wir nach dem
Aufbau und Anschluÿ eines einzigen Kabels eine Auf- und Entladekurve eines
Kondensators beobachten können. Die Frequenz der Auf- und Entladungen
betrug 50 ± 0, 1Hz. Dieses Signal wurde durch die Stromversorgung über die
Steckdose eingekoppelt. Da dieses Störsignal alle Signale stark überlagerte
mussten wir es herausltern. Um das Mess-Signal nicht zusätzlich abzuschwächen musste die Filterschaltung aktiv sein. Für diesen Zweck verwendeten wir
die aktive Doppel-T-Bandsperre. Wie man in Abbildung 8 erkennen kann,
Abbildung 7: Bandsperre, links Schaltplan [4], rechts Aufbau (Ue ist die
Eingangsspannung, Ua die Ausgangsspannung. Über R und C bestimmt man
die Filterfrequenz, mit R1 wird über den Operationsverstärker die Güte des
Filters bestimmt)
ltert die Bandsperre abhängig von der Güte den eingestellten Frequenzbereich heraus. In unserem Fall sind dies die 50 Hz des Netzstromes. Wir haben
folgende Werte für die Schaltung verwedendet:
C = 0.1µF
R = 32kΩ
Nachdem wir die Ausgänge der Instrumentenverstärker-Schaltung an die Eingänge der Bandpaÿ-Sperrschaltung angeschlossen hatten, konnten wir die ersten Veränderungen im Signalverlauf bei unterschiedlichen E-Feldern messen.
Man kann entweder das Ausgangssignal betrachten und die Spitze-zu-Spitze
Spannungen vergleichen, oder das Signal wird im Oszilloskop nach dem FFTVerfahren (fast Fourrier-Transformation) angezeigt, welches die Frequenzanteile in einem Histogramm darstellt.
6
Abbildung 8: Frequenzgang und Phasenverlauf der Bandsperre [4] (Im oberen
Graphen ist die Signalabschwächung in dB in Abhängigkeit von der Frequenz
bei unterschiedlichen Güten Q zu sehen. Der untere Graph zeigt die Phasenverschiebung des Signals, wieder für unterschiedliche Güten Q.)
7
Abbildung 9: Oszilloskopbilder für Motorspannung UM = 10.1V (bei einer
Drehfrequenz von ca. 54Hz +- 3Hz) und an den Kondensator angelegte Spannung UE ; links oben: Signal für UE = 0V ; rechts oben: Signal für UE = 300V
links unten: FFT für UE = 0V ; rechts unten: FFT für UE = 300V
8
4
Messreihe mit dem provisorischen Aufbau
Wir legen ein äuÿeres Feld an, um zu testen wie genau unser Aufbau auf von
uns ausgelöste Veränderungen des Feldes reagiert. Dabei gibt es verschiedene
frei wählbare Parameter.
• Unser Spannung der Platten kann zwischen 0 V und 300 V variiert
werden.
• Die beiden Platten haben einen Abstand von 30 cm. Wir können also
ein E-Feld von 1000 mV anlegen
• Die maximale Spannung für unseren Motor darf höchstens 16 V betra-
gen
Zuerst haben wir bei konstantem Feld die Drehfrequenz unseres Rotorblattes verändert um zu ermitteln bei welcher Frequenz die Schwingung auf dem
Oszilloskop am besten zu beobachten ist (das heiÿt wenig Rauschen und ein
sauberes periodisches Signal), um eine möglichst gute Messgenauigkeit zu
erhalten. Auÿerdem sollte bei dieser Frequenz dann auch eine gut zu erkennende Veränderung der Amplitude zu sehen sein.
Messreihe:
• E-Feld konstant ( UE = 300V)
• Ausgangsspannung unseres Aufbaus, also die verstärkte und gelterte
Spannung zwischen den Plattenpaaren, UA von Spitze zu Spitze gemes-
sen
• Motorspannung UM variiert
UM in
UA in
UM in
UA in
V
V
V
V
1
0.65
9
4.08
2
1.64
10
4.32
3
2.38
11
4.93
4
2.44
12
5.52
5
3.36
13
5.76
6
1.7
14
5.6
7
5
15
5.6
8
4.72
16
6.16
Tabelle 1: Messreihe: UA in Abhängigkeit von UM
Man sieht dass die Ausgangsspannung mit zunehmender Drehfrequenz ansteigt, jedoch nicht linear und nicht kontinuierlich. Das beste Signal ist jedoch
nicht bei der höchsten Ausgangsspannung, sondern bei einer Motorspannung
von 10V. Hier erhält man Abbildung 11 auf dem Oszilloskop, im Vergleich
dazu das Ausgangssignal bei zwei anderen Spannungen in Abbildung 12. Die
9
Abbildung 10: Ausgangsspannung UA in Abhängigkeit von der Motorspannung UM
Abbildung 11: Signal bei UM = 10V
Erklärung für dieses Verhalten ist unserer Meinung nach die Vibration der
Pappe durch den Motor. Durch diese Vibrationen in unterschiedlichen Frequenzen entstehen jeweils konstruktive oder destruktive Interferenzen, die
den Spannugsaufbau auf den Sektorerlektroden und dem Rotorügel überlagern. Da die besten Ergebnisse bei einer Motorspannung von ungefähr 10 V
aufgetreten sind haben wir die nächste Messung bei konstanter Motorspannung von 10.1V gemacht und dabei das äuÿere E-Feld variiert. Man erkennt
den linearen Zusammenhang zwischen der Spannung des angelegten E-Feldes
und der Ausgangsspannung in Abbildung 2. Auÿerdem erkennt man, dass die
10
Abbildung 12: Oszilloskopbilder: links UM = 6V; rechts UM = 15V
UE in V
UA in V
0
50
100
150
200
250
2.00
2.36
3.08
4.00
5.04
6.28
Tabelle 2: gemessene Amplituden für gegebene Kondensator-Spannung bei
UM = 10.1V
Abbildung 13: Plot der Werte aus Tabelle 2
Gerade nicht durch den Ursprung geht, sondern die y-Achse bei einem positiven Wert schneidet. Dies ist der Fall, weil das Erd-E-Feld zusätzlich additiv zu
11
unserem angelegten Feld wirkt und daher auch bei unserer E-Feld-Spannung
von 0V noch zu sehen ist. Dadurch dass wir das externe Feld angelegt haben,
können wir nun darauf zurückschlieÿen, welche Ausgangsspannung welchem
E-Feld entspricht. Diese Beziehung erhalten wir aus der Steigung der Graden.
Es gilt: 1V entspricht 1b mV , wobei b die Steigung der Geraden ist. Mit unserer
fertig aufgebauten Mühle werden wir diese eben gemachte Messreihe mehrmals durchführen, um einen genaueren Wert für die Steigung zu ermitteln.
Da das Erd-E-Feld additiv zu unserem angelegten Feld wirkt, entspricht der
y-Achsenabschnitt schon der Erd-E-Feld-Spannung. Um durch den Graphen
direkt auf den Wert des Erd-E-Feldes schlieÿen zu können, kann man auch
direkt die Feldstärke auf der x-Achse auftragen und den Schnittpunkt der
x-Achse und der aufgetragenen Graden betrachten. Wie man hier sieht und
Abbildung 14: Plot mit Regressionsgeraden
auch schon beim ersten Graphen gesehen hat, ist unser erster Wert nicht ganz
in der Reihe und verändert dadurch die gettete Gerade sehr. Wir haben für
den Fehler der Spannung eine Ungenauigkeit von ±0.1V angenommen, da
es etwas schwierig war die Amplitude der Sinusschwingung abzulesen, da die
Höhe oft um einen kleinen Wert geschwankt hat. Für die Steigung ergibt
sich ein Wert von b = 0.00549 und für den y-Achsenabschnitt ein Wert von
a = 1.54428. Die Fehler der beiden Werte sind in der Tabelle des Graphen in
Abbildung 14 abzulesen. Die Gerade wird von der Funktion
y = a + bx (7)
12
beschrieben. Der Wert des E-Feldes der Erde ist der Schnittpunkt mit der
x-Achse.
a
x=−
(8)
b
Es ergibt sich ein Wert von x = 281.29 mV . Der Fehler ergibt sich nach der
Fehlerfortpanzung zu:
s
∆x =
−1
∆a
b
2
+
a
b2
∆b
2
(9)
V
(10)
m
V
V
x = 281.29
± 14.18
(11)
m
m
⇒ ∆x = 14.18
⇒
Die Ungenauigkeit entspricht ungefähr 5%. Dieser Wert vernachlässigt allerdings noch einige systematische Fehler, die in diesem provisorischen Aufbau
vorhanden, aber nicht genauer bestimmbar sind. Durch die endlichen Abmessungen unseres Plattenkondensators ist das E-Feld nicht wirklich homogen,
wodurch sich ein Groÿteil des systematischen Fehlers ergibt. Nach [3] hatten wir einen Wert um 100 mV erwartet. Jedoch kann unser Wert durchaus im
Rahmen des Möglichen liegen, was Tabelle 3 zeigt. Da wir uns im PraktiQuelle
Ungestörtes Schönwetterfeld
Bei Gewitter
Fernsehgerät ohne geiegnete Beschichtung in 30cm
Abstand
In Wohnräumen durch elektrostatische Auadung
Feldstärke in mV
130
3 103 − 20 103
300-700
bis zu 20 103
Tabelle 3: Feldstärken für verschiedene E-Felder
kumsraum aufgehalten haben und viele elektrische Geräte in der Umgebung
waren, kann die Messung aber auch verfälscht worden sein, was zu einem
systematischen Fehler führen würde. Da unsere Messwerte wie erwartet annähernd linear verlaufen, würde dieser Fehler unsere Grade in y-Richtung
verschieben, sich also nur auf den y-Achsenabschnitt auswirken. Durch Vergleich unserer Messdaten mit unabhängigen Daten einer anderen Messung
in Wuppertal, etwa einer Wetterstation, könnte dieser systematische Fehler
beseitigt werden.
13
5
Bau der Feldmühle in der Bierdose
Nachdem nun die ersten Messungen mit dem provisorischen Aufbau als erfolgreich bezeichnet werden konnten, hatten wir den Anspruch eine kompakte
Feldmühle zu bauen, die nach Möglichkeit auch transportabel sein sollte. Als
Aufgabe stellten wir uns, die Feldmühle in eine Bierdose zu bauen, da diese
gut tragbar ist und auÿerdem leitfähig, sodass die Messelektronik im Innern
von möglichen Störfeldern abgeschirmt wird. Auÿerdem ersparte uns diese
Entscheidung die zusätzliche Konstruktion eines Gehäuses. Als Nachteil hat
sich im nachhinein herausgestellt, dass man sehr Vorsichtig beim Anschluss
der Stecker an die in Dose eingelassenen Buchsen seien muss, da das dünne
Blech sehr leicht nachgibt, wie man in Abbildung 15 sehen kann. Um die
Abbildung 15: links: Halterung für Platinen und Motor; rechts oben: Riss an
der Buchse; rechts unten: Bierdose von Innen
gelöteten Platinen und den Motor in der Bierdose zu positionieren haben
wir uns das Gestell in Abbildung 15 einfallen lassen. Dieses kann man leicht
aus der Dose ziehen um eventuell nötige Änderungen vornehmen zu können.
Die Platinen wurden mit Isolierband überklebt um sie vor Kontakt mit den
Buchsen im Innern (siehe Abbildung 15 rechts unten) zu schützen. Um systematische Fehlerquellen durch Asymmetrien zu vermeiden wurden der Rotor
und die Sektorelektroden neu angefertigt. Die Bauteile bestehen nun wegen
14
der besseren Leitfähigkeit aus Kupfer und die Sekorelektroden wurden mit
Klebeband voneinander abgeschirmt. Die montierten Bauteile sind auf Abbildung 16 zu sehen. Da der Motor höher als zunächst angenommen ausgefallen
Abbildung 16: Rotor und Sektorelektroden
ist musste die Bierdose zusätzlich erhöht werden. Die fertige Endkonstruktion
ist auf Abbildung 17 zu sehen.
Abbildung 17: fertiger Aufbau
15
6
Messreihe mit dem endgültigen BierdosenAufbau
In einem ersten Versuchsteil haben wir die Abhängigkeit der Ausgangsspannung (UA ) von der Motorspannung (UM ), also der Drehfrequenz, beobachtet.
Es ergaben sich die Werte aus Tabelle 4. Diese wurden nun in Abbildung
18 gegeneinander aufgetragen. Die Amplitude steigt mit gröÿerer MotorUM in V
UA in V
1
2
3
4
5
6
1.2
2.4
2.4
4.96
5.2
5.76
Tabelle 4: Amplitude in Abhängigkeit von der Motorspannung
Abbildung 18: Plot zu Tabelle 4
frequenz an, allerdings nur näherungsweise linear, während ein linearer zusammenhang von der Theorie vorhergesagt wird. Auÿerdem ist das Signal
sehr unregelmäÿig, bei unterschiedlichen Motorspannungen erhält man die
Signale aus Abbildung 19 auf dem Oszilloskop. Da die Amplitude immer
gröÿer wird, aber ab einem Wert von ca. 6.5V Motorspannung keine regelmäÿige Schwingung mehr als Ausgangssignal angezeigt wird, nehmen wir für
die E-Feld-Bestimmung eine Motorspannung von 5.5 Volt. Dass bei gröÿeren
Motorspannungen kein brauchbares Signal angezeigt wird liegt vermutlich
16
Abbildung 19: Signale für unterschiedliche Motorspannungen
daran, dass der Motor bei höheren Frequenzen nicht mehr ruhig schwingt,
sondern auch das Gehäuse zu Schwingungen anregt. Da man aber trotzdem
auch schon bei diesen kleineren Frequenzen eine gute Abhängigkeit zwischen
angelegten E-Feld und der Ausgangsspannung beobachten kann, wird dieser
Bereich zum Messen gewählt. Da unser Signal jetzt anders aussah und man
die Amplitude nicht mehr so gut ablesen konnte, mussten wir uns ein anders Verfahren als in der ersten Messreihe mit der provisorischen Schaltung
einfallen lassen. Als wir dann ein äuÿeres E-Feld anlegten verbesserte sich
die Signalform und man konnte viel besser die Amplitude ablesen. Um durch
zwei Messwerte dann auf das E-Feld der Erde schlieÿen zu können, legten
wir eine äuÿere Spannung von 152V an, polten diese einmal um und nahmen wiederum einen Messwert. Die Platten zur E-Felderzeugung sind 34cm
auseinander, was dann einem angelegten Feld von
E=±
V
152V
= ±434.28
0.34m
m
entspricht.
Die gemessenen Werte sind ziemlich genau und der Fehler durch Ableseungenauigkeiten für unsere Maÿstäbe nicht zu berücksichtigen. Allerdings gehen
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wir von einem homogenen Feld zwischen den Platten aus. Diese Näherung
kann man jedoch nur bei einem Plattenkondensator machen, dessen Abstand
zwischen den Platten viel kleiner als die Plattendiagonale ist, was bei uns
nicht zutrit. Daher nehmen wir einen geschätzten Fehler von ∆E = ±5 mV
an.
Wir messen jetzt bei beiden beschriebenen Einstellungen (UE = ±152V) die
Amplitude der Ausgangsspannung (UA ) und zwar von Spitze zu Spitze mit
Hilfe der Cursorfunktion am Oszilloskop. Dabei erhalten wir die Werte aus
Tabelle 5 und auf dem Oszilloskop ergeben sich die Signale aus Abbildung
20. Da das E-Feld der Erde dieses angelegte Feld immer additiv überlagert,
UE in V
UA in V
152
-152
20.2
7.6
Tabelle 5: Messwerte bei maximaler Kondensator-Spannung
Abbildung 20: Signale zu Tabelle 5
muss dies in der Rechnung berücksichtigt werden. Es ergeben sich die beiden
folgenden Gleichungen
E − EErde =
b U1 (12)
E + EErde =
b U2 (13)
18
Unter der annahme eines linearen Zusammenhangs von E-Feld zu Ausgangsspannung ergibt sich damit
E − EErde
E + EErde
=
(14)
U1
U2
U2
(E − EErde ) = E + EErde (15)
U1
U
x= U2
E (x − 1)
(16)
⇒1
EErde =
x+1
⇒
Fehlerrechnung:
U2
(17)
U1
s
2
2 1
−U2
∆U1 (18)
⇒
∆x =
∆U2 +
U1
U12
E (x − 1)
mit EErde =
(19)
x
+
1
s
2 2
E [(x + 1) − (x − 1)]
x−1
∆E +
∆x (20)
⇒ ∆EErde =
x+1
(x + 1)2
mit
x =
Aufgrund von Schwankungen und der Ableseungenauigkeit wird für die Spannungen ein Fehler von ∆U1 = ∆U2 = 0.2V angenommen. Aus den gemessenen Werten ergeben sich die Gröÿen zu
x =
20.2V
= 2.658
7.6V
EErde = 201.8
V
m
∆x = 0.0747
∆EErde = 28.6
V
m
Das heist wir haben das E-Feld der Erde zu
V
V
EErde = 201.8
± 28.6
m
m
bestimmt. Dieser Wert liegt durchaus im Rahmen des Möglichen für schönes
bis bewölktes Wetter, der Fehler beträgt ungefähr 15%. Wir hätten gerne
19
noch Werte bei Gewitter aufgenommen, um festzustellen, ob die Werte dann
stark erhöht sind, oder ob man bei einem Blitz direkt eine Signaländerung
auf dem Oszilloskop sehen kann. Leider blieb im Rahmen des Praktikums
kein Zeit mehr um eine Messung bei Gewitter durchzuführen.
20
7
Zusammenfassung
Im Verlauf dieses Versuchs ist es uns gelungen wie geplant das Elektrische
Feld der Erde zu messen. Ebenso konnte die Empndlichkeit des provisorischen Aufbaus durch den Neubau in der Bierdose wie erhot wesentlich verbessert werden.Die gewünschte Transportabilität konnte nicht erreicht werden. Um diese zu gewährleisten hätte man den provisorischen Aufbau nicht
eins zu eins neu aufbauen dürfen, da Elemente wie das Oszilloskop die Mobilität stark einschränken, ebenso wie der Plattenkondensator, welcher in
der Planungsphase nur zum Eichen der Feldmühle eingesetzt werden sollte.
Insgesamt ist der Versuch jedoch als gelungen zu betrachten, da unser Hauptziel, nämlich die Vermessung des E-Felds der Erde, erreicht wurde. Unsere
Messung ergab ein E-Feld von:
EErde = 201.8
21
V
V
± 28.6
m
m
Literatur
[1] http://www.rapp-instruments.de/static-machines/measuring/
feldmuehle/feldmuehle.htm
[2] Vorlesungen über die Grundlagen der Elektrotechnik I; Adalbert
Precht;Wien 1999; erschienen: Springer Verlag
[3] http://www.igte.tugraz.at/archive/leoben97/grundlagen/el_feld.htm
[4] Halbleiter-Schaltungstechnik 12. Auage; von: Ulrich Tietze, Christoph
Schenk; erschienen: Springer Verlag 2002
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