Wenn eine Porzellanschicht als Dielektrikum zwischen die Platten eines Kondensators geschoben wird, hat dies verschiedene Auswirkungen auf die physikalischen Größen des Kondensators. Zunächst einmal erhöht sich die Kapazität des Kondensators, da das Dielektrikum die Dielektrizitätszahl εr beeinflusst welche bei Porzellan etwa 7 beträgt. Dies führt dazu, dass die Kapazität C des Kondensators gemäß der Formel C = ε0 εr A / d zunimmt, obwohl dabei ε0 die Permittivität des Vakuums, A die Plattenfläche und d der Plattenabstand sind. Die Permittivität des Vakuums bleibt dabei unverändert, weshalb die Kapazität hauptsächlich von der Dielektrizitätszahl εr abhängt.
Da die Ladung Q auf den Platten eines Kondensators mit Q = C * U berechnet wird folgt daraus: Dass mit zunehmender Kapazität ebenfalls die Ladung auf den Platten ansteigt. Die Spannung U bleibt jedoch unverändert da sie von der angelegten Spannung an den Kondensatorplatten abhängt und nicht von dem Dielektrikum zwischen den Platten.
Des Weiteren hat das Hinzufügen eines Dielektrikums auch Auswirkungen auf die elektrische Feldstärke E zwischen den Platten. Die Feldstärke wird gemäß der Formel E = 1 / (ε0 εr) Q/A um den Faktor εr reduziert was bedeutet, dass die Feldstärke im Dielektrikum geringer ist als im Vakuum.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Einfügung eines Dielektrikums, ebenso wie in diesem Fall Porzellan die Kapazität und die Ladung eines Plattenkondensators erhöht, während die elektrische Feldstärke reduziert wird. Die Spannung bleibt dabei unverändert, da sie von äußeren Faktoren abhängt.
Auswirkung eines Dielektrikums auf einen Plattenkondensator
Wie verändern sich Feldstärke, Kapazität, Ladung und Spannung, wenn eine Porzellanschicht als Dielektrikum zwischen die Platten eines Kondensators geschoben wird?