Was ist die Dielektrizitätskonstante?
Die Dielektrizitätskonstante ist das Verhältnis zwischen der absoluten Permittivität eines Materials und der absoluten Permittivität eines Vakuums. Die technische Definition von "Dielektrizitätskonstante" oder "relativer Permittivität" ist kompliziert und wird unter Elektrotechnikern immer noch diskutiert. Dies liegt daran, dass die Permittivität eines Materials von der Frequenz der angelegten Spannung abhängt. Der Begriff "statische Dielektrizitätskonstante" wird verwendet, um dieses Verhältnis zu beschreiben, wenn ein Gleichstrom oder eine Nullfrequenzspannung angelegt wird.
Kondensatoren sind Geräte, die elektrische Ladungen speichern. Sie haben aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften eine Reihe von Anwendungen in der Elektronik. Sie werden als Filter in Stromversorgungen verwendet, um Schwankungen der Ausgangsspannung zu beseitigen, als Zeitkonstanten in Oszillatorschaltungen und um Gleichspannung (DC) zu blockieren, während Wechselspannung (AC) in Verstärkerschaltungen durchgelassen wird.
Ein Kondensator hat zwei Platten oder Bänder aus leitendem Material, die durch einen Isolator getrennt sind. Wenn ein Gleichstrom über den Kondensator angelegt wird, baut sich eine Ladung zwischen den Platten auf. Um einen Spannungsverlust über den Spalt zwischen den Platten zu verhindern, ist ein Isolator zwischen den Platten angeordnet. Dieser Isolator ist als Dielektrikum bekannt.
Der Begriff "Konstante" ist irreführend, wenn er sich auf den Dielektrizitäts- oder Permittivitätswert eines Isolators bezieht. Wenn sich die angelegte Frequenz ändert, ändert sich auch die Dielektrizitätskonstante. Der Begriff, der allgemein für den frequenzabhängigen Dielektrizitätswert verwendet wird, ist "relative Dielektrizitätskonstante".
Mit zunehmender Frequenz nimmt die relative Dielektrizitätskonstante ab. Infolgedessen sind Kondensatoren so ausgelegt, dass sie in einem bestimmten Frequenzbereich arbeiten. Ein dielektrisches Material ist möglicherweise für die Verwendung mit niedrigeren Frequenzen geeignet, funktioniert jedoch möglicherweise nicht ordnungsgemäß, wenn es einer Hochfrequenzspannung ausgesetzt wird. Kondensatoren in Hochfrequenzschaltungen benötigen Isolatoren mit einer viel höheren Dielektrizitätskonstante.
Einige dielektrische Isolatoren tragen tatsächlich zur Bildung des elektrischen Feldes in einem Kondensator bei. Sie tun dies, indem sie helfen, das elektrische Feld zu konzentrieren und auszurichten. Diese Eigenschaft bestimmt zusammen mit der Isolierfähigkeit des Materials die Dielektrizitätskonstante oder relative Permittivität eines gegebenen Materials.