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Kapazität eines Plattenkondensators mit Dielektrikum

In diesem Video geht es um die Kapazität eines Plattenkondensators und die Auswirkungen eines Dielektrikums. Schauen wir uns dazu einen Plattenkondensator an, der an ein Netzgerät angeschlossen ist. Zunächst ist das Netzgerät ausgeschaltet und auf beiden Platten sind gleich viele negative wie positive Ladungen. Schalten wir das Netzgerät ein und drehen die Spannung auf 10 Volt, so saugt das Netzgerät eine negative Ladung von der rechten Platte und drückt diese auf die linke Platte. Das bedeutet, dass das Netzgerät nun eine bestimmte Ladung Q verschoben hat. Diese Ladung hat das Netzgerät bei einer bestimmten Spannung U verschoben. Wie viele Ladungen ein Netzgerät bei einer bestimmten Spannung verschieben kann, hängt von der Kapazität C des Kondensators ab. Die Kapazität eines Kondensators ist die Fähigkeit eine bestimmte Menge an Ladungen bei einer bestimmten anliegenden Spannung auf den beiden Platten zu speichern. Je größer die Kapazität eines Kondensators, umso mehr Ladungen kann ein Netzgerät bei einer bestimmten Spannung verschieben. Um zu sehen, welche Faktoren die Größe der Kapazität eines Kondensators bestimmen, schauen wir uns folgende Formel an. Die Kapazität C ist gleich der elektrischen Feldkonstante Epsilon 0 mal der Permittivitätszahl Epsilon r. Dieses wird noch multipliziert mit der Plattenfläche A und geteilt durch den Plattenabstand d. Wir wollen uns in diesem Video mit der Permittivitätszahl Epsilon r beschäftigen. Die Permittivitätszahl hängt vom Material zwischen den Platten ab. Befindet sich zwischen den beiden Platten nur Luft, ist die Zahl 1. Nun bringen wir ein Dielektrikum zwischen die beiden Platten. Ein Dielektrikum ist ein Material, das den Strom nicht leitet, also ein Isolator. Würde man einen elektrischen Leiter zwischen die Platten bringen, käme es schnell zum Funkenschlag und einem Kurzschluss. Was passiert nun im Dielektrikum, wenn es zwischen den beiden geladenen Platten ist. In einem Isolator sind die Elektronen an ihre Atome gebunden. Sie verschieben sich jedoch, wenn man sie in ein elektrisches Feld gibt, um einen kleinen Bruchteil des Atomdurchmessers zur positiv geladenen Platte hin und von der negativ geladenen Platte weg. Sie bewegen sich jedoch weiter um ihre Atomkerne. Auf der linken Seite stehen sich nun die negativ geladene Platte und die positiv geladene Oberfläche des Dielektrikums gegenüber. Auf der rechten Seite stehen sich die positiv geladene Platte und die negativ geladene Oberfläche des Dielektrikums gegenüber. Für die Ladungen auf den beiden Platten hat es den Anschein, als hätte man den Abstand der Platten verringert. Die Formel sagt uns, dass eine Verringerung des Abstands zu einer Vergrößerung der Kapazität des Kondensators führt. Er kann also bei gleichbleibender Spannung mehr Ladungen speichern. Deshalb kann das Netzgerät weitere negative Ladungen von der rechten Platte auf die linke Platte verschieben. Zusammenfasend kann man sagen, dass durch ein Einbringen eines Dielektrikums zwischen die beiden Platten die Permittivitätszahl Epsilon r erhöht und das folgt zu einer Vergrößerung der Kapazität des Kondensators.