25.7:

25.7: Kondensator mit einem Dielektrikum

Capacitor With A Dielectric

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Capacitor With A Dielectric

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25.6: Energy Stored in a Capacitor: Problem Solving

25.8: Dielectric Polarization in a Capacitor

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01:18 min

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April 30, 2023

Overview

Parallele Plattenkondensatoren bestehen aus zwei leitenden Platten, die durch einen bestimmten Abstand voneinander getrennt sind. Allerdings ist es mechanisch schwierig, die großen Platten berührungslos parallel zueinander zu halten. Daher wird üblicherweise eine dielektrische Schicht zwischen den Platten platziert, die eine einfache Lösung bietet, um die Platten mit einem kleinen Spalt zusammenzuhalten und die Kapazität des Kondensators zu erhöhen.

Dielektrika sind nichtleitende Materialien ohne freie oder lose gebundene Elektronen. Wenn ein Dielektrikum in ein elektrisches Feld gebracht wird, richten sich die Dipole entlang der Richtung des Feldes aus. Das gleiche Phänomen tritt auf, wenn eine dielektrische Schicht den Spalt zwischen den Platten eines Kondensators ausfüllt. Durch die Dipolausrichtung wird die Spannung über den Platten reduziert und die Kapazität erhöht. Die Ladungsmenge bleibt jedoch erhalten.

Die Kapazität nimmt immer dann zu, wenn eine dielektrische Schicht zwischen die Platten eingebracht wird, und der Faktor, um den sie zunimmt, ist die Dielektrizitätskonstante. Wenn C₀ die Anfangskapazität und C die Kapazität nach Einführung eines Dielektrikums ist, sind sie in Bezug auf die Dielektrizitätskonstante verwandt:

Die von einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie wird ebenfalls durch das Vorhandensein eines Dielektrikums beeinflusst. Wenn die in einem leeren Kondensator gespeicherte Energie U₀ ist, wird die in einem Kondensator mit einem Dielektrikum gespeicherte Energie U um den Faktor κ reduziert, wie in Gleichung (2) angegeben:

Transcript

Parallelplattenkondensatoren bestehen aus zwei leitenden Platten, die durch einen geringen Abstand voneinander getrennt sind. Es ist jedoch mechanisch schwierig, die Platten berührungslos näher zu halten. Dies kann behoben werden, indem ein nichtleitendes Medium zwischen den Kondensatorplatten platziert wird.

Am häufigsten bestehen Kondensatoren aus langen Streifen aus Metallfolien, die durch ein dielektrisches Medium getrennt sind. Dielektrika sind nichtleitende Materialien ohne lose gebundene oder freie Elektronen.

Stellen Sie sich einen voll geladenen Parallelplattenkondensator mit einer dielektrischen Platte vor, die den Spalt zwischen den Platten füllt. Die Dipole im Dielektrikum richten sich entlang der Richtung des elektrischen Feldes aus.

Die Ausrichtung der negativen Ladungen zur positiven Platte und der positiven Ladungen zur negativen Platte reduziert die Spannung über den Platten, obwohl die Gesamtladung gleich bleibt. Durch den Spannungsabfall erhöht sich die Kapazität.

Der Faktor, um den sich die Kapazität erhöht, ist die Dielektrizitätskonstante des Materials. Das Vorhandensein eines Dielektrikums erhöht immer die Kapazität. Daher ist die Dielektrizitätskonstante immer größer als Eins.

Key Terms and definitions

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Tags

Kondensator Dielektrikum Parallelplattenkondensatoren Kapazität dielektrische Schicht Dipolausrichtung Dielektrizitätskonstante elektrische Energie nichtleitende Materialien Elektrisches Feld