Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

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Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#1 Beitrag von Physikfan »

An alle Elektronik Freaks

Bitte, hat jemand Erfahrung mit dem Messen kleiner Kapazitäten
um 1 pF?
Ich bemühe mich gerade, die Eigenkapazität eines elektrostatischen
Voltmeters zu messen, aber bis jetzt ohne wirklichen Erfolg.

Viele Grüße
Physikfan

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Thunderbolt
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#2 Beitrag von Thunderbolt »

Such mal nach kapazitiver füllstandmessung

z.B.
https://www.elektormagazine.de/magazine ... 00904/3209


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Physikfan
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#3 Beitrag von Physikfan »

Bei diesen Elektrometern möchte ich die Kapazitätswerte bestimmen:

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Lightsource
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#4 Beitrag von Lightsource »

Bild
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Ich sehe keine Bilder. ;)


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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#5 Beitrag von Physikfan »

das tut mir leid, ich sehe schon diese drei Elektrometer im Bild.

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VDX
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#6 Beitrag von VDX »

... ich sehe sie auch - also sollte es an deinen Einstellungen oder am Browser liegen ...

Viktor
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#7 Beitrag von Physikfan »

Mit diesem LCR-Meter möchte ich versuchen, die Eigenkapazitäten dieser Elektrometer zu messen:

Bild


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Physikfan
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#8 Beitrag von Physikfan »

Ich habe das Sensitive Research Elektrometer oftmals auf 20 kV
aufgeladen, um zu checken, wie lange es die Ladung halten kann.
Bei bekannter Eigenkapazität des Elektrometers kann man dann den
Isolationswiderstand des Elektrometers messen:
U(t) = U(0)* exp(- t/(R*C))
An einem Tag habe ich ungefähr 100 Minuten für eine Spannungsabnahme des
großen Elektrometers auf (1/e)*U(0) gemessen.
Aber an einem anderen Tag waren es nur etwa 10 Minuten.

Daher möchte ich den Grund für ein solches Verhalten des
Isolationswiderstands, der Luftfeuchtigkeit usw. usw. mit weiteren
Experimenten herausfinden.


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Physikfan
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#9 Beitrag von Physikfan »

Nachdem die Messung mit dem HP4277 nicht so recht geklappt,
möchte ich mit diesem LCR-Meter die Eigenkapazitäten dieser Elektrometer messen:

Bild

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DanielS
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#10 Beitrag von DanielS »

Hallo,
ich wundere mich immer wieder wie du an solche professionellen Messgeräte kommst aber gleichzeitig wenig Ahnung der Physikalischen Mechanismen zu haben scheinst... Hast du beruflich Zugang zu diesen Instrumenten?
Nachdem deine Entladungszeiten so stark schwanken liegt es wohl an der Luftfeuchtigkeit. Packe das Elektrometer in Trockenluft oder Vakuum und messe dann die Entladezeiten mit 2 oder 3 bekannten hochohmigen Widerständen.
Dann kannst du deine Gleichungen auflösen nach dem Innenwiderdstand und der Kapazität.
Viele Grüße,
Daniel


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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#11 Beitrag von Physikfan »

Die Möglichkeit, das Elektrometer in eine Hochvakuum-Box einzubringen, habe ich nicht, normales Vakuum macht absolut keinen Sinn, ganz im Gegenteil, trockener Stickstoff unter Druck, etwa 30 bar, wäre etwas, um die Entladung in die Umgebung herabzusetzen, wird verwendet bei der Isolation von van der Graff Generatoren.
Was meinst du mit „wenig Ahnung von physikalischen Mechanismen“?
Hast du Erfahrung, wie Prüfungen von Physikstudenten ablaufen?

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DanielS
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#12 Beitrag von DanielS »

Hallo,
je nach Spannung und Druck bekommt man im millibar bis pascal bereich Gasentladungen, das ist korrekt. Wenn dir diese Messung so sehr am Herzen liegt könntest du das Elektrometer auch in Öl versenken und so verwenden. Anderweitig macht es auch keinen Sinn damit zu messen da du ja immer die luftfeuchtigkeit dabei hast. Ich denke aus diesem Grund werden diese Messgeräte auch nicht mehr verwendet seit geraumer Zeit. Da ich mittlerweile im Master Physik studiere weiß ich wie solche Prüfungen ablaufen...


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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#13 Beitrag von Physikfan »

Wenn ich das Elektrometer in Öl versenke, kann die Mechanik des Elektrometers innen drinnen sicher nicht mehr gut funktionieren, das Gehäuse ist ja nicht vollkommen dicht.
Es freut mich, dass du schon bei der Master Arbeit bist.
Meine Bemerkung drauf war eher die Frage, ob du wirklich schon beurteilen kannst, ob wer Ahnung von physikalischen
Mechanismen hat oder nicht.
Aber du kannst mich gern ganz konkret darauf hinweisen, wann und wo ich meine Nicht-Ahnung von physikalischen Mechanismen Deiner Meinung nach zum Besten gegeben habe.
Ich bin immer daran interessiert, in Experimentalphysik dazuzulernen, da man halt nicht auf jedem Gebiet selbst experimentelle Erfahrung haben kann.
Deswegen tummle ich mich auch in diversen Foren, da man bei speziellen Problemen von praktischen Erfahrungen anderer lernen kann.
Deswegen habe ich auch die Geräte bildmäßig gepostet, die ich zur Verfügung habe, um auch Erfahrungen mit ähnlichen, aber anderen Markengeräten, mitgeteilt zu bekommen.
Wie ich aus aus eigener Erfahrung weiß, hat jedes Gerät, auch abhängig von der Erzeuger-Firma, bestimmte Eigenheiten, und genau sowas wünscht man sich auch
In solchen Diskussionen zu erfahren.
Da geht es weniger um Physik-Text-Buch Wissen, sondern um experimentelle wertvolle Details.

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DanielS
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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#14 Beitrag von DanielS »

Hallo,
Ich denke durchaus dass man das ganze Elektrometer mit Mechanik in Öl versenken könnte für eine bessere Reproduzierbarkeit. Es wird wahrscheinlich etwas träger sein aber wenn sich dein Zeiger über 20 Minuten bewegen sollte er das weiterhin können in einem Öl niedriger Viskosität. Nun ja, verwundert hat mich etwas deine Widerstandsmessung im 10**15 Ohm bereich und ähnliches.
Weso willst du denn das Elektroskop verwenden? Aus notwendigkeit oder nostalgie?
Viele Grüße Daniel


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Re: Messen kleiner Kapazitäten um 1 pF

#15 Beitrag von Physikfan »

Von Leuten, die elektrische Leitfähigkeit von Kunststoffen in Firmenlabors messen, bekam ich den Hinweis, dass trotz hervorragender professioneller Aufbauweise und mit sehr großen finanziellen Mitteln das Problem der Einstreuung von irgendwelchen elektrischen Feldern trotz annähernder optimaler Abschirmung ein sehr großes ist, und kleinste Ströme nicht mit den Pikoamperemetern wirklich messbar sind, wegen unzulänglichen Signalrauschverhältnis.
Dieses Problem habe ich bei meinem sensitiv research elektrostatischen Volt-Meter nicht, da ist die natürliche Integration durch die Zeigermechanik sicher ein Vorteil.

Mit dem Isolieröl, dessen Isolation wohl deutlich schlechter ist, als die von Teflon, abgesehen vom Wassergehalt und von der Zähigkeit, die wiederum stark temperaturabhängig ist, müsste ich das Elektrometer völlig neu kalibrieren.
Zuletzt geändert von Physikfan am Mo 23. Nov 2020, 10:02, insgesamt 3-mal geändert.

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