3.4. Druckabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante - Institut für ...

Martin- Luther- Universität Halle Wittenberg
Naturwissenschaftliche Fakultät II
Institut für Physik
V5:
Dielektrische Funktion
Matthias Fischer (matthias.fischer2@student.uni-halle.de)
Matthias Roos (matthias.roos@student.uni-halle.de)
15.09.2010
1

Gliederung:
1. Aufgabenstellung
2. Grundlagen
2.1. Dielektrizitätskonstante
2.1. Polarisation
3. Auswertung
3.1. Einschaltfrequenzdrift
3.2. Bestimmung der Kapazität und Induktivität des Meißner- Oszillators und des
Messkondensators
3.3. Dielektrizitätskonstante von Luft und Kohlenstoffdioxid
3.4. Druckabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante (Gase)
3.5. Bestimmung der Übertragsfunktion des Digitizers mit und ohne Elektrometerver-
stärker
3.6. Bestimmung der Eingangsimpedanz des Digitizers und des Elektrometerverstär-
kers
3.7. Dielektrische Funktion von Epoxidharz
Quellen
3
4
4
4
7
7
8
9
10
11
14
16
19
2

1. Aufgabenstellung:
1. Abstimmung des Einschaltfrequenzdrifts des zur Messung verwendeten Meißner- Oszilla-
tors
2. Bestimmung von Kapazität und Induktivität des Oszillators (inkl. Schaltkapazität und Ko-
axialkabel) und des Messkondensators
3. Messung der Dielektrizitätskonstanten von Luft und Kohlenstoffdioxid bei Luftdruck
4. Druckabhängige Messung der Dielektrizitätskonstanten von Luft
5. Bestimmung der Übertragsfunktion des Digitizers mit und ohne Elektrometerverstärker
6. Ermittlung der Eingangsimpedanz des Digitizers und der Elektrometerverstärkers
7. Frequenz- und Temperaturabhängige Messung der dielektrischen Funktion von unausge-
härtetem Epoxidharz
3

2. Grundlagen
2.1. Dielektrizitätskonstante
Als Dielektrika werden Materialien bezeichnet, welche den elektrischen Strom nicht oder aber
nur in geringem Maße leiten. Wird ein solches Material in einen Kondensator eingebracht, so
erhöht sich dessen Kapazität C im Vergleich zur Kapazität eines Kondensators im VakuumC 0
um den Faktor ε r .
C r
= ε C
(2.1)
Die relative Permittivität ε r gibt somit an, um welchen Faktor sich die Speicherfähigkeit und
somit die Energieaufnahmefähigkeit des elektrischen Feldes eines Kondensators bei Einbrin-
gung eines Dielektrikums steigert. Grund dieser Steigerung ist die Polarisation.
2.2. Polarisation
Kommt es in einem Dielektrikum, ausgelöst durch das Anlegen eines elektrischen Feldes, zu
einer Ladungsverschiebung oder Orientierung, so wird dieser Prozess als Polarisation be-
zeichnet. Dabei lassen sich verschiedenen Komponenten der Polarisation Unterscheiden.
Orientierungspolarisation:
Als Orientierungspolarisation wird die Ausrichtung permanenter elektrischer Dipole bezeich-
net. Liegen in einem Material elektrische Dipole vor, so sind diese, wie beispielsweise im
Wasser ohne Einwirkung eines elektrischen Feldes, statistisch Verteilt. Die Summe über die
Polarisation jedes Dipolmoments ergibt sich bei einer solchen Verteilung zu Null. Die Anlage
eines elektrischen Feldes jedoch führt zu einer gezielten Ausrichtung dieser Dipolmomente,
wodurch die Summe über die Polarisationen ungleich Null wird. Schematisch wird dies in
Abb. 2.1 dargestellt.
0
4

Abb. 2.1: Schematische Darstellung der Orientierungspolarisation. Statistische Verteilung der
permanenten elektrischen Dipole ohne elektrisches Feld (links) und ausgerichtete Dipolmomente
(rechts) [1]
Der Ausrichtung entgegenwirkt die thermische Bewegung der Dipole, weshalb hohe Tempe-
raturen und somit große thermische Bewegungen den Effekt der Orientierungspolarisation
behindern und bei entsprechend hohen Temperaturen vollkommen aufheben können.
Wirkt auf ein zur Orientierungspolarisation fähiges Medium ein elektrisches Wechselfeld, wie
beispielsweise auf das Dielektrikum im inneren eines Kondensators in einen Schwingkreis, so
sind die Dipolmomente auf Grund der vergleichsweise großen Masse und somit Trägheit der
Moleküle, welche bei der Ausrichtung gedreht werden müssen, bei hohen Frequenzen nicht
mehr in der Lage dem Feld zu folgen und der Effekt der Orientierungspolarisation verschwin-
det.
Ionenpolarisation:
Als Ionenpolarisation wird die Verschiebung der relativen Lage von positiven zu negativen
Ionen innerhalb des Ionengitters bezeichnet, was in Abb. 2.2 dargestellt wird. Durch Anlage
eines elektrischen Feldes an ein Dielektrikum werden, sofern Ionenbindungen im Material
enthalten, die Lage der Ionen innerhalb der neutralen Moleküle zueinander verändert, wo-
durch sich eine Polarisation ausbildet.
5

Abb. 2.2: Schematische Darstellung der Ionenpolarisation. Ionenkristall ohne elektrisches
Feld (links) und mit elektrischem Feld (rechts) [1]
Elektronenpolarisation:
Liegt kein elektrisches Feld vor, so fallen die Ladungsschwerpunkte des Atomkerns und der
ihn umgebenen Elektronenhülle zusammen, weshalb kein Dipolmoment vorliegt. Bei Anlage
eines Feldes wird jedoch die Elektronenhülle relativ zum Kern deformiert, weshalb die La-
dungsschwerpunkte nicht mehr zusammenfallen und ein gerichtetes Dipolmoment entsteht.
Dieser Prozess wird exemplarisch für ein Atom in Abb. 2.3 gezeigt.
Abb. 2.3: Schematische Darstellung eines Atoms ohne angelegtes elektrisches
Feld und ohne Dipolmoment (links), mit angelegtem Feld und mit
Dipolmoment (rechts) [1]
6

3. Auswertung
3.1. Einschaltfrequenzdrift
Beim Einschaltvorgang elektrischer Geräte ist, auf Grund der temperaturabhängigen Eigen-
schaften der Bauteile, eine gewisse Zeit zu warten, bis sich das Gerät der Umgebungs- auf die
Betriebstemperatur erwärmt hat. Diese Aufwärmzeit führt beim verwendeten Meißner- Oszil-
lator zu einer Veränderung in seiner erzeugten Frequenz, welche sich einer stabilen Arbeits-
frequenz annähert.
Um den Frequenzdrift zu beobachten, wurde 30 Minuten lang die erzeugte Frequenz protokol-
liert (vgl. Abb. 3.1.).
Abb. 3.1: Freqenzdrift des Meißner- Oszillators.
Für Zeiten t < 7 min ist ein exponentieller Abfall zu verzeichnen, dessen anschließendes Pla-
teau jedoch wiederum einen geringfügigen Anstieg verzeichnet.
Als stabile Frequenz wurde fMeißner = 8,525 MHz angenommen. Die Differenz zwischen dem
größten und kleinsten verzeichnenden Wert wurde zu Δf≈ 37 kHz bestimmt, sodass mit
7

Δf/f≈ 0,4 % die relative Änderung der Frequenz, in Folge des Einschaltvorgangs, dennoch
geringfügig ausfällt.
3.2. Bestimmung der Kapazität und Induktivität des Meißner-
Oszillators und des Messkondensators
Ziel der Messung ist die Bestimmung der Kapazität und der Induktivität der Verbindungslei-
tungen und die Messung der Kapazität eines Messkondensators unbekannter Kapazität.
Die Messung erfolgte, indem an die Oszillatorschaltung einmal mit und einmal ohne Mess-
kondensator verschieden bekannten Referenzkapazitäten C ref parallel geschalten werden. Die
Kapazität der Schaltung und die der Referenzkondensatoren addieren sich hierbei zur Ge-
samtkapazität.
Die Thomsonsche Schwingungsgleichung für diese Schaltung lautet somit:
1
f
2 L ( C ⋅
=
π
ref +
C)
(3.1)
Wie daraus ersichtlich ändert sich die Frequenz der Schaltung bei Anschluss einer anderen
Referenzkapazität. Gleichung (3.1) lässt sich umformen zu:
−2
f ref
2
2
= 4π L C + 4π
L C
(3.2)
Somit lässt sich durch Messung der Frequenz der Schaltung bei Variation der Referenzkapazi-
täten die Induktivität und die Kapazität der Schaltung bestimmen.
Wird
−2
f über die Referenzkapazität C ref aufgetragen ergibt sich die Induktivität gemäß Gl.
(3.2) aus dem Anstieg der entstehenden Geraden und die zu bestimmende Kapazität C aus
dem Offset.
f -2 (10 -15 Hz -2 )
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Equation y = a + b*x
Adj. R-Square 0,99978
Value Standard Error
f^-2 Intercept 4,44126E-16 8,92119E-18
f^-2 Slope 4,35792E-6 2,61791E-8
0 100 200 300 400 500
Referenzkapazitaet (pF)
f -2
Linear Fit of f^-2
f -2 (10 -15 Hz -2 )
3,8
3,6
3,4
3,2
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
Equation y = a + b*x
Adj. R-Square 0,99977
Value Standard Error
f^-2 Intercept 2,06564E-15 5,12278E-18
f^-2 Slope 4,1962E-6 2,02614E-8
2,0
0 100 200 300 400
Referenzkapazitaet (pF)
f -2
Linear Fit of f^-2
Abb. 3.2.: Gemessene Frequenzen in f -2 der Oszillatorschaltung über den verwendeten Referenzkapazitäten
ohne Messkondensator (links), mit Messkondensator (rechts)
8

Die Messung wurde, wie in Abb. 3.2. ersichtlich, einmal mit und einmal ohne angeschlosse-
nen Messkondensator durchgeführt.
Aus der Messung ohne Messkondensator lässt sich mittels Gl. (3.2) die Induktivität und Ka-
pazität des Meißner- Oszillators mit angeschlossenen Verbindungskabeln bestimmen.
Aus der zweiten Messung mit Messkondensator lässt sich analog zur ersten Messung die Ka-
pazität der Gesamtschaltung bestimmen. Die Gesamtkapazität der Schaltung besteht aus der
in der ersten Messung bestimmten Kapazität des Oszillators mit Koaxialkabel und der des
Messkondensators. Somit kann die Kapazität des Messkondensators bestimmt werden.
Tabelle 1: gemessene Induktivität und Kapazität des Messaufbaus
Induktivität Kapazität
Oszillatorschaltung
mit Verbindungskabel
Oszillatorschaltung
mit Verbindungskabel
und Messkondensator
110,4 nH ± 0,7 nH 102,0 pF ± 2,2 pF
106,3 nH ± 0,5 nH 497,2 pF ± 2,7 pF
Messkondensator - 395,2 pF ± 4,9 pF
3.3. Dielektrizitätskonstante von Luft und Kohlenstoffdioxid
Wie in Abschnitt 2.1 besprochen verändert sich die Kapazität eines Kondensators wenn ein
Dielektrikum eingebracht wird. Wird die Kapazität des Kondensators im Vakuum und die
Kapazität mit Dielektrikum gemessen, so kann die Dielektrizitätskonstante gemäß Gl. (3.3)
berechnet werden.
C
r
C0
= ε
(3.3)
Zu diesem Zweck wurde der Messkondensator mittels einer Drehschieberpumpe bis zum
Grobvakuum evakuiert und anschließend wieder mit Gas gefüllt. Die Bestimmung der Kapa-
zität erfolgte dabei mittels der Messung der Frequenz des Meißner- Oszillators. Über die
Thomsonsche Schwingungsgleichung (3.4) lässt sich daraus die Kapazität bestimmen. Um die
Genauigkeit der Messung zu erhöhen wurde die Messung zehn Mal für Luft und fünf Mal für
Kohlenstoffdioxid durchgeführt und der Mittelwert gebildet.
1
f =
2π
LC
(3.4)
9

Tabelle 2: gemessene Dielektrizitätskonstanten von Luft und Kohlenstoff-
dioxid
ε r (gemessen)
Luft 1,000 51 ± 0,000 02
Kohlenstoffdioxid 1,000 67 ± 0,000 01
Die gemessenen Werte sind beide unterhalb der gemäß den Literaturwerten zu erwartenden
Ergebnisse, wofür vor allem die Tatsache verantwortlich sein dürfte, dass die Kapazität des
Vakuums im Grobvakuum bestimmt wurde. Da im Grobvakuum jedoch weiterhin Gasmole-
küle vorhanden sind wurde die Kapazität des Vakuums somit zu groß und die Dielektrizi-
tätskonstante zu klein bestimmt. Eine weitere mögliche Fehlerquelle ist, dass der Außendruck
nicht dem Normaldruck entsprach, da die Literaturwerte sich auf den Normaldruck beziehen.
Gleiches gilt für die Messung an Kohlenstoffdioxid. Der Kondensator wurde mittels einer
Gasflasche gefüllt, wobei der Druck per Hand gesteuert wurde. Daher können auch hier Ab-
weichungen vom Normaldruck nicht ausgeschlossen werden.
3.4. Druckabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante (Gase)
Die der Dielektrizitätskonstanten zugrunde liegende Polarisation ist der Teilchendichte pro-
portional, da diese auf der Polarisation der Gasmoleküle geruht. Die Teilchendichte ist wie-
derum gemäß des Hauptsatzes der Thermodynamik proportional Druck. Somit ist eine Pro-
portionalität der Dielektrizitätskonstanten zum Druck zu erwarten.
Abb. 3.3: Gemessene Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit
vom Druck des Gases (Luft) im Kondensator
10

Die Vorgehensweise war analog zum in 3.3. beschriebenen Versuch. Der Unterschied bestand
darin, dass die Frequenz nicht nur im Vakuum und bei Luftdruck gemessen wurde, sondern
bei der Befüllung mit Luft weitere Zwischenwerte vermessen wurden. Des Weiteren wurde
der Versuch zu jedem Druckwert nur ein Mal durchgeführt und nicht wie in Abschnitt 3.3.
mehrfach.
Wie Abb. 3.3 zeigt sind entspricht der gemessene Zusammenhang dem erwarteten linearen
Zusammenhang.
3.5. Bestimmung der Übertragsfunktion des Digitizers mit und
ohne Elektrometerverstärker
Im Folgenden wurde der Messaufbau verändert mit dem Ziel der Darstellung des Oszillator-
signals auf einem digitalen Oszillographen.
Abb. 3.4: Blockschaltbild für die Bestimmung der dielektrischen Funktion von Epoxydharz [2]
Der verwendete Messaufbau ist analog zu Abb. 3.4., wobei der dort dargestellte 500 pF Kon-
densator durch einen 2 nF Kondensator ersetzt wurde. Die Schaltung funktioniert als kapaziti-
ver Spannungsteiler.
Ein kapazitiver Widerstand berechnet sich nach:
1
R = (3.5)
2π
f C
11

Für die Spannungen folgt daraus:
Dabei ist:
U
U
B B
K
= =
(3.6)
K
R
R
K
2π
f
2π
f
UB - die am Eingang B des Digitizer anliegende Spannung
UK - der Spannungsabfall über den in Abb. 3.4. dargestellten 2 nF Kondensatoren
CB - Kapazität der an Stelle des 500 nF eingebauten 2 nF Kondensators
CK - in Abb. 3.4. dargestellten 2 nF Kondensatoren
Da CB = CK folgt aus Gl. (3.6):
U
U
B
K
= 1
C
C
B
(3.7)
Wird der parallel zu CB verlaufende Eingangswiderstand RE mitbetrachtet, so ändern sich die
bisherigen Rechnungen bezüglich der am Eingang B des Digitizer anliegende Spannung. Aus
Gl. (3.6) wird unter der weiterhin geltenden Voraussetzung CB =CK und somit RB=RK :
U
U
B
K
RE
=
R + R
E
B
=
R
E
+
R
E
2π
1
f C
B
(3.8.)
Aus Gl. (3.8) wird ersichtlich, dass gerade kleine Frequenzen das Verhältnis der Spannungen
und beeinflussen. Sind die anliegenden Frequenzen jedoch sehr groß, so geht der kapazitive
Anteil gegen Null und es stellt sich als Grenzfall (3.7) ein. Der andere Grenzfall sehr kleiner
Frequenzen hingegen führt zu einem absinken der Spannung UB.
Als Ausgangsspannung des Meißneroszillators wurden 2 V gewählt, welche sich gemäß Gl.
(3.8) aufspaltet. Dazu wurde die Spannung des Eingangs B des Digitizers am Oszilloskop
einmal mit und einmal ohne den in Abb. 3.4 eingezeichneten Elektrometerverstärker in Ab-
hängigkeit von der Frequenz des Oszillators vermessen. Das Ergebnis dieser Messung ist in
Abb. 3.5 dargestellt.
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Eingangsspannung (mV)
1000
800
600
400
200
0
mit EMV
ohne EMV
1 10 100 1000 10000
Frequenz (f)
Abb. 3.5.: Gemessene Spannung am Eingang B des Digitizers in Abhängigkeit
der Frequenz mit und ohne Elektrometerverstärker (EMK)
Wie erwartet ist eine starke Änderung der gemessenen Spannung bei der Messung ohne Elekt-
rometerverstärker zu beobachten. Die Spannung ist bei kleinen Frequenzen erwartungsgemäß
gering und steigt mit größeren Frequenzen an um sich einem Grenzfall zu Nähern. Somit bes-
tätigt die Messung ohne Elektrometerverstärker zuvor getätigten Vermutungen.
Bei einem Elektrometerverstärker handelt es sich um einen Operationsverstärker mit sehr
großem Eingangswiderstand. Des Weiteren wird ein Signal durch diesen zwar Verstärkt, je-
doch nicht invertiert. Betrachtet man die Lage des Elektrometerverstärkers in der Schaltung
(siehe Abb. 3.4.) so wird ersichtlich, dass dieser und der Eingangswiderstand des Digitizers in
Reihe geschaltet sind, wodurch sich ihre Widerstände addieren. Ersetzt man den Eingangswi-
derstand RB in Gl. (3.8) durch diese Summe ist ersichtlich, dass, auf Grund der Größe des Ein-
gangswiderstandes des Elektrometerverstärkers, der kapazitive Widerstand an Bedeutung ver-
liert. Da somit der frequenzabhängige Anteil weitgehend Unterdrückt wird ist mit einer annä-
hernd frequenzunabhängigen Spannung am Eingang B zu rechnen.
Auch diese Betrachtung kann durch die in Abb. 3.5. dargestellte Messung mit Elektrometer-
verstärker bestätigt werden.
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3.6. Bestimmung der Eingangsimpedanz des Digitizers und des
Elektrometerverstärkers
Digitizer
Die Eingangsimpedanz des Digitizers lässt sich mit der in Abschnitt 3.5. beschriebenen Mes-
sung ohne Elektrometer bestimmen.
Die Ausgangsspannung des Oszillators U0 spaltet sich gemäß:
U0 =UK +UB
(3.9)
auf. Setzt man Gl. (3.8) in (3.9) ein und löst nach der Eingangsimpedanz RE auf, so erhält
man:
R
E
RB
= =
U 0 ⎛
− 2
U
U ⎜
B ⎝U
0
B
1
⎞
− 2 ⎟ 2π
f
⎠
Somit kann die Eingangsimpedanz des Digitizers berechnet werden.
C
(3.10)
Bei sehr hohen Frequenzen geht erwartungsgemäß U0/ UB gegen zwei und somit der erste
Faktor im Nenner von Gl. (3.10) gegen Null, während der kapazitive Faktor sehr groß wird. In
diesem Fall kommt es dazu, dass selbst kleinste Messfehler oder eine geringe Abweichung
der beiden 2 nF Kondensatoren von einander (deren Gleichheit Grundlage aller Rechnungen
ist) einen Signifikanten Einfluss auf die berechnette Eingangsimpedanz haben. Aus diesem
Grund wurde die Eingangsimpedanz des Digitizers nur für die kleinste Messfrequenz be-
stimmt.
Daraus ergibt sich für U0 =2 V, UB= 29 mV, f= 1 Hz und C= 2 nF eine Eingangsimpedanz
des Digitizers von:
Elektrometerverstärker
RE= 1,19 MΩ
Beim Elektrometerverstärker ist die Rechenmethode die beim Digitizer angewandt wurde
nicht möglich. Der Grund dafür ist in den Messergebnissen in Abb. 3.5. ersichtlich. Bei der
Messung mit Elektrometerverstärker ist schon bei kleinen Messungen eine Konstanz der Ein-
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gangspannung UB und damit der bei Digitizer erläuterte Grenzfall großer Frequenzen erreicht
und keine Bestimmung eines aussagekräftigen Ergebnisses möglich.
Die Messung der Impedanz des Elektrometerverstärkers erfolgte über die Entladung eines
Kondensators bekannter Kapazität über die Impedanz des Elektrometerverstärkers und die des
Digitizers. Dabei wurde die Spannung gemessen. Die Entladung eines Kondensators erfolgt
nach:
- t
RC
U = U e
(3.11)
0
Somit kann, bei Messung der Spannung der Entladung im Zeitlichen Verlauf, eine Funktion
gemäß Gl. (3.11) an die Messwerte angepasst werden und die Impedanz so bestimmt werden.
Spannung (V)
10
8
6
4
2
0
Equation y = A1*exp(-x/t1) + y0
Adj. R-Squar 0,99999
-40 -20 0 20 40 60 80
Zeit (s)
Value Standard Err
Wert y0 -0,0232 3,27673E-4
Wert A1 8,7415 9,49579E-4
Wert t1 10,7341 0,00227
Abb. 3.6.: Entladekurve eines Kondensator über unbekannte
Impedanz des Elektrometerverstärkers und der Impedanz des
Digitizers
Der verwendete Kondensator hatte eine Kapazität von 530,4 pF. Somit ergibt sich aus der in
Abb. 3.6. angepassten Funktion die Impedanz des Elektrometers, indem von der aus dem an-
gepassten Graphen berechnetten Widerstand der Widerstand des Digitizers abgezogen wird,
welcher in Reihe geschaltet war.
Somit ergibt sich für die Impedanz des Elektrometerverstärkers:
RE= 20,237 GΩ ± 0,043 GΩ
15

3.7. Dielektrische Funktion von Epoxidharz
Um die dielektrische Funktion von Epoxidharz zu bestimmen, wurde der im Blockschaltbild
(Abb. 3.4.) dargestellte Aufbau verwendet.
Der Kondensator war mit dem zu untersuchenden Epoxidharz gefüllt und Teil eines Span-
nungsteilers.
Hierdurch konnte die Amplitude/Phasenverschiebung der durch den Generator bereitgestell-
ten Wechselspannung bestimmt werden und die obliegende dielektrische Funktion ermittelt
werden. Die Frequenz wurde von 0,1 Hz bis 10 kHz variiert.
Anhand eines Peltierelementes wurde weiterhin die Temperatur zwischen Tmin = -15°C und
Tmax = 2,5°C in 2,5 K-Schritten erhöht.
Aus Gl. (3.5) und (3.6) ergibt sich, unter Beachtung der Kapazität des angeschlossenen Ka-
bels
⎛ U 0 ⎞
CEpoxid = CK
⎜ −1
− C
U ⎟
⎝ B ⎠
Koaxialkabel
(3.12)
Neben der Kapazität des mit Epoxidharz gefüllten Kondensators wurde ein identischer, mit
Luft gefüllter Kondensator bei Raumtemperatur vermessen. Da die Kapazität im Vakuum C0
des mit Epoxidharz und des mit Luft gefüllten Kondensators identisch ist, folgt aus Gl. (2.1)
C
C
Epoxid
Luft
ε Epoxid
= (3.13)
ε
Das zu bestimmende ε Epoxid kann nun in Real und Imaginärteil aufgespaltet werden.
ε
ε ′
ε ′′
Epoxid
Epoxid
Epoxid
= ε ′
= ε
= ε
Epoxid
Epoxid
Epoxid
Luft
+ i ε ′
Epoxid
cos( φ)
sin( φ)
(3.14)
(3.15)
(3.16)
Wobei φ der Phasenwinkel zwischen dem Signal am Eingang A und B des Digitizers ist.
Dieser lässt sich aus den Lissajous- Figuren ermitteln.
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el. Dielektrizitنtskonstante
ε'
ε''
10
9
8
7
6
5
4
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
-15°C -12.5°C
-10°C -7.5°C
-5°C -2.5°C
0°C +2.5°C
0,0
1 10 100 1000 10000
Frequenz (Hz)
Abb. 3.7.: Bestimmter Real- und Imaginärteil dielektrischen Funktion von Epoxid
in Abhängigkeit von der Temperatur und Frequenz
17

Anhand des Messergebnisses (Abb. 3.7) ist leicht zu erkennen, dass sich mit zunehmender
Temperatur das Absorptionsmaximum (Imaginärteil) und die (dazugehörige) Minderung des
Realteils zu höheren Frequenzen verschiebt. Grund dieser Verschiebung ist die Zunehmende
Beweglichkeit der Epoxidmoleküle, denn steigt die Beweglichkeit, so sind diese auch bei hö-
heren Frequenzen in der Lage dem oszillierenden Feld zu folgen.
Offen bleibt die Frage des Grundes des starken Abfalls der Messgraphen in Abb. 3.7. bei
niedrigen Frequenzen.
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Quellen:
[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Dielektrische_Spektroskopie (Zugriff: 12.09.2010)
[2] Versuchsbeschreibung „Versuch 5: Dielektrische Funktion“, Fortgeschrittenenpraktikum
der Martin- Luther- Universität Halle Wittenberg, Institut für Physik
http://positron.physik.uni-halle.de/F-Praktikum/PDF/5_dielektrische_Funktion.pdf (Zugriff:
12.09.2010)
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