Dielektrikum im Kondensator

Ein Kondensator besteht im Prinzip aus zwei Kondensatorplatten.

In den vergangenen Folgen sind wir immer davon ausgegangen, dass sich zwischen den Platten nur Luft (oder ein Vakuum) befindet.

Das Material zwischen den Platten hatte somit eine Auswirkung auf die Kapazität des Kondensators und diente lediglich als Isolationsschicht. So konnten keine Ladungsträger von der einen zur anderen Kondensatorplatte gelangen.

In der heutigen Folge möchte ich einmal erläutern, was passiert, wenn man zusätzliches Material zwischen die Kondensatorplatten einfügt.

Auswirkung eines Dielektrikums zwischen Kondensatorplatten

Der Stoff, den man zwischen Kondensatorplatten einfügt heißt Dielektrikum, Plural: Dielektrika.

Ein Dielektrikum hat die Eigenschaft einen elektrischen Dipol auszubilden. Da ein Dielektrikum ein Isolator ist, also keine freien Elektronen besitzt, können sich Elektronen nicht frei im Raum bewegen.

Daher können die elektrischen Ladungen innerhalb des Moleküls nur verschoben werden.

Im Fall eines Dielektrikums in einem Kondensators bewegen sich die Ladungsträger im Dielektrikum so, dass die Elektronen in Richtung der positiv geladenen Kondensatorplatte drehen. Die Gegenseite, also die positiv geladenen Enden des Dipols drehen sich in Richtung der negativ geladenen Platten.

Anschaulich gesehen, wirkt dadurch noch eine größere Anziehungskraft auf die Elektronen auf den Platten, so dass noch mehr Ladungsträger gespeichert werden können.

Da sich die angelegte Spannung nicht geändert hat, muss nach der Formel C = Q / U die Kapazität eines Kondensators mit Dielektrikum im Vergleich zu einem Kondensator ohne Dielektrikum größer geworden sein.

Die Formel C = ε0 A/d kann also um einen zusätzlichen Faktor ergänzt werden, der aussagt, um welchen Faktor die Kapazität bei einem Kondensator mit Dielektrikum größer ist als bei einem Kondensator ohne Dielektrikum. Also beispielsweise mit Luft zwischen den Platten.

Dieser Faktor heißt Permittivitätszahl εr.

Video zum Dielektrikum im Kondensator

Im folgenden Video zeige ich die Zusammenhänge.

Noch Fragen zum Video?


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In der nächsten Folge geht es darum, warum es so aussieht, als wenn Elektronen durch einen Kondensator fließen würden.