Dielektrikum
Definition
- Isolierende Materialien, die man zwischen die Platten eines Kondensators
einbringt, um dessen Kapazität zu erhöhen.
Bemerkungen
- Das Ausmaß der Erhöhung der Kapazität ist abhängig vom eingesetzten
Material.
- Es handelt sich dabei um eine Materialkonstante, die als relative
Dielektrizitätskonstante (Formelzeichen εr)
bezeichnet wird.
- Bringt man nun einen Körper mit einer relativen Dielektrizitätskonstante
von 2 in einen Plattenkondensator, so verdoppelt sich dessen Kapazität.
- Die Werte von εr liegen bei Gasen im
Bereich um 1, bei Flüssigkeiten und Feststoffen können jedoch auch sehr
viel größere Werte auftreten
Übersicht
| Stoff |
relative
Dielektrizitätskonstante (εr) |
| Ammoniak (0 °C) |
1,007 |
| Benzen |
2,28 |
| Eis (-20 °C) |
16 |
| Glas |
(2 -) 6 - 8 (- 12) |
| Glimmer |
4 - 8 |
| Glycerin |
42,5 |
| Hartgummi |
3 - 4 |
| Kaliumchlorid |
4,94 |
| keramische Spezialmassen |
< 8000 |
| Luft |
1,00059 |
| Methanol |
32,6 |
| Nitrobenzen |
36 |
| Papier |
2 - 2,5 |
| Petroleum |
2 - 2,3 |
| Porzellan |
(2 -) 4 - 5 (- 6) |
| Sauerstoff |
1,00055 |
| Vakuum |
1 |
| Wasser |
80,1 |
- Alle Angaben beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf eine
Temperatur von 18 °C.
Funktionsprinzip
- Führt man ein Dielektrikum zwischen die Platten eines Kondensators
ein, so beobachtet man, dass dessen Spannung geringer wird.
- Da die Ladung Q konstant geblieben ist, muss
sich nach C = Q / U die Kapazität des Kondensators erhöht haben.
- Die Verminderung der Spannung U kann man aufgrund der Beziehung U = E · d
auch als eine Schwächung des elektrischen Feldes zwischen den beiden
Platten auffassen.
- Diese Schwächung des elektrischen Feldes kann man durch Polarisation
erklären.
- Unter dem Einfluss des äußeren elektrischen Feldes richten sich im
Dielektrikum die verbundenen Ladungen aus.
- Dadurch entsteht an der Oberseite des Dielektrikums eine
Oberflächenladung Q', die einen Teil der auf den Kondensatorplatten
befindlichen Ladung Q binden.
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