Metalle als Dielektrikum

OldWisehead · Anmeldungsdatum: 17.10.2007 Beiträge: 1

Ich zerbreche mir nun schon seit einer Woche den Kopf darüber, was passieren würde, wenn ich ein Metall, z. B. Eisen, als Dielektrikum in einem Plattenkondensator verwende.
Natürlich hat das Metall keinen direkten Kontakt mit den Platten, da sonst ein Kurzschluss zu Folge wäre.

Bisher bin ich zu folgenden Ergebnissen gekommen:

Die Platten des Kondensators haben die Ladungen +Q und -Q.

Im Metall (Eisen) werden durch Influenzwirkungen die Ladungen +Qi und -Qi erzeugt, welche sich an den Rändern des Metalls befinden.

Da ist schon meine erste Frage.
Sind die induzierten Ladungen +Qi und -Qi genauso groß wie +Q und -Q?
Ich nehme dies an...

Somit hätten wir ein E-Feld im Kondensator gemäß:

E(k) = U(k) / d (1)

und im Inneren des Metalls:

E(e) = U(e) / d(2)

d(2) ist auf jeden Fall kleiner als d(2).

Ich habe gelernt, die Spannung U ist eine Differenz von Potentialen.
Wenn +Qi und -Qi = +Q und -Q sind, müsste gelten:

U(Kondensator) = U(Eisen)

Das hätte aber zur Folge, dass das elektr. Feld im Eisen größer als das Feld des Kondensators wäre und somit das Eisen im Inneren nicht feldfrei wäre...

Nun denke ich an den Faraday´schen Käfig, der ja grade feldfrei ist....

Bitte helft mir bei meinen Überlegungen.

Danke im Voraus.

Schrödingers Katze · Anmeldungsdatum: 10.07.2005 Beiträge: 695 Wohnort: Leipzig

Auf welchem Niveau willst du das? Für die Schule reicht das unten, willst du's genauer guck lieber nicht hin.

Das entspricht einer Serienschaltung von Kondensatoren. Natürlich wird es streng physikalisch nicht gehen, aber prinzipiell entspricht das 2 zusätzlichen Platten, verbunden durch einen ziemlich dicken Leiter. Für eine dünne Platte ergeben sich damit 2 Kondensatoren mit jew. dem halben Plattenabstand. Ob ein dicker Einsenklotz aber nicht irgendwelche abstrusen Störeffekte ausübt kann ich nicht sagen.

schnudel · Anmeldungsdatum: 04.10.2007 Beiträge: 56

@SchrödingersKatze hat Recht. So kann man es sehen.
Auch so, dass man durch das Einbringen eines Metallklotzes den Abstand der Platten verkleinert. Es zählt dann nur die Länge wo kein Metall ist, da im Metall die Feldstärke Null ist, egal ob dick oder dünn. Abstruse Effekte wird es bei Frequenzen geben, die zu merkbaren Verlusten im Metall führen.

PS:

Maddesh · Gast

Ich stehe jetzt vor einem ähnlichen Problem.
Wir versuchen, die Kapazität von einem selbst gebauten Kondensator mit Aluminium-Dielektrikum zu berechnen. Jedoch fehlt mir da das "er" in der Formel und da bin ich bis dato nicht fündig geworden. Kann mir da vllt jemand helfen?

Gruß
Matthias

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Maddesh · Gast

Folgende Situation:
Wir haben einen kapazitiven Spannungsteiler gebaut mit einem selbstgebauten veränderlichen Kondensator [Nr. 1] ( gelagerte Platten ) und einem festen, niedriger-kapazitären Kondensator[Nr.2] . Im selbst gebauten befindet sich eine feststehende und isolierte Aluminiumplatte. Beide Kondensatoren sind in Reihe mit einer Wechselspannung verbunden.
Wenn wir nun Nr. 1 kippen, dann schwenkt die eine Platte aus und die andere bleibt an ihrer Position ( sie liegt an der isolierten Aluplatte an).
Durch diese Bewegung können wir eine Spannungsänderung über Kondensator Nr. 1 feststellen, welche auf eine Veränderung der Kapazität von Nr.1 zurückzuführen ist. ( In der Praxis funktioniert es so bei uns smile

)

Nun wollen wir das ganze aber berechnen und zur genauen Bestimmung der Änderung der Kapazität brauchen wir ein "er", sofern das Aluminiumstück als Dielektrikum funktioniert.

Eine andere Möglichkeit wäre die Idee, dass hier dann der schon in vorherigen Beiträgen erwähnte Effekt auftritt, dass wir dort dann 2 Kondensatoren , welche in Reihe geschaltet sind, "erschaffen".

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

In diesem Fall ist Luft das Dielektrikum mit

.

Maddesh · Gast

Auch wenn wir in unserem Versuchsaufbau einen Plattenabstand im Ruhezustand von >1mm haben?

Maddesh · Gast

'Tschuldigung- ich meinte >1mm !

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Das ist bei jedem beliebigen Plattenabstand >0 der Fall.