Elektrisches Feld im Kondensator

Der Kondensator aus Grundlagen der Elektrotechnik besteht aus zwei Platten, die sich nicht berühren, und die i. A. unterschiedlich geladen sind. Zwischen den Platten des Kondensators bildet sich ein elektrisches Feld.

Wir nehmen dabei an, dass eine der Platten positiv und die andere negativ geladen ist. Die Ladung auf den Platten verteilt sich gleichmäßig, so dass die Platten überall die gleiche Ladungsmenge aufweisen. Das Feld zwischen den Platten weist aufgrund der gleichmäßigen Ladungsverteilung äquidistante Feldlinien auf, die alle von links nach rechts weisen. Die Feldlinien verlaufen parallel zueinander. Die Dichte der Feldlinien zeigt die Intensität der Feldstärke an. Das Feld zwischen den Platten ist „homogen“, weil die Feldstärke überall gleich groß ist und in eine feste Richtung weist.

Außerhalb der Platten ist auch Feld vorhanden. Es wird immer kleiner, je weiter wir uns von den Platten entfernen. Das Feld im Randbereich weist keine parallelen Feldlinien auf. Es wird deshalb als „inhomogenes Feld“ bezeichnet.

Im Inneren des Kondensators wird Material mit hohem εr verbaut. Damit wird erreicht, dass das Feld geringer ist als wenn nur Luft zwischen den Platten wäre. Mit kleinerem Feld sinkt auch die Kraft F auf die Ladungen. Die elektrische Spannung kann als Kraft auf getrennte Ladungen verstanden werden, mit der sie den Ladungsausgleich anstreben. Mit dem Material wird also erreicht, dass viel Ladung bei wenig elektrischer Spannung auf dem Kondensator getrennt werden kann. Betrachten wir dazu die Kondensator-Formeln. Es gilt:

Wenig Spannungsänderung U pro Ladung Q führt zu einer großen Kapazität C (obere Formel). Ein großer Materialkoeffizient εr führt nach der unteren Formel ebenfalls zu einer großen Kapazität. Wir benötigen für kleine elektronische Geräte (z. B. Smartphone) möglichst kleine Kondensatoren (geringe Fläche) mit möglichst großer Kapazität. Dafür sollten sie ein möglichst großes εr haben.

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