[Physik] Plattenkondensator: Dielektrikum?
Guten Tag,
ich benötige noch ein bisschen Hilfe, um das Thema perfekt zu verstehen. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen und ausführlichen Antworten.
Die Kapazität eines Kondensators würde sich noch weiter erhöhen, wenn man einen anderen Nichtleiter außer Vakuum zwischen den Platten platziert. Den Nichtleiter nennt man Dielektrikum.
Das habe ich verstanden.
(Als Dielektrikum wird eine elektrisch schwach- oder nichtleitende Substanz bezeichnet, in der die vorhandenen Ladungsträger nicht frei beweglich sind. Ein Dielektrikum kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. [Quelle: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Dielektrikum])
Wenn man ihn zwischen den Platten platzieren würde, würden sich die Elektronen im Dielektrikum so verteilen, dass sie zur positiven Kondensatorplatte zeigen und von der negativen Kondensatorplatte weg.
Das verstehe ich leider noch überhaupt nicht. Denn wie soll es denn innerhalb eines Elektrons auch eine positive Ladung geben? Wie kann es sein, dass sich hier die Elektronen zu kleinen Dipolen entwickeln? Ein Elektron hat doch die Elementarladung -e. Dann kann es doch kein Proton geben? Wie kann es überhaupt Protonen in einem elektrischen Leiter geben? Besteht Strom nicht immer nur aus Elektronen?
Das Dielektrikum leitet also nicht, verschiebt aber durch den Einfluss des elektrischen Feldes seine Ladung asymmetrisch.
Das verstehe ich leider auch noch nicht. Was versteht man denn unter einer symmetrischen Verschiebung von Ladung und was versteht man unter einer asymmetrischen Verschiebung von Ladung?
Die Moleküle werden dann zu Dipolen mit der gleichen Wirkung wie die gegenüberliegende Platte, wodurch noch mehr Ladung auf dem Kondensator gespeichert werden kann.
Ich verstehe leider, wie bereits oben beschrieben, nicht, wie es bei Elektronen überhaupt zu Dipolen kommen kann. Ich kannte Dipole (Ein Dipol-Molekül ist insgesamt ein elektrisch neutrales Molekül, in dem jedoch Elektronen unsymmetrisch verteilt sind [Quelle: https://www.leifichemie.de/aufbau-der-materie/wechselwirkungen/grundwissen/dipol-molekuele#:~:text=Ein%2520Dipol%252DMolek%C3%BCl%2520ist%2520insgesamt,und%2520der%2520andere%2520negativ%2520ist.]) nur von Magneten und von Chemie.
3 Antworten
Das verstehe ich leider noch überhaupt nicht. Denn wie soll es denn innerhalb eines Elektrons auch eine positive Ladung geben? Wie kann es sein, dass sich hier die Elektronen zu kleinen Dipolen entwickeln?
Der Text im Buch oder wo auch immer ist hier etwas kurz und m.E. missverständlich. Im E-Feld des Kondensators richten sich entweder permanent vorhandene Dipole aus (polare Moleküle, vgl. Wassermolekül), oder es werden in unpolaren Atomen bzw. Molekülen Dipolmomente induziert. Anschaulich kann man sich letzteres so vorstellen, dass sich die Elektronenwolke in den Atomen/Molekülen etwas im E-Feld des Kondensators in Richtung der positiv geladenen Platte verschiebt, wodurch zusammen mit dem Atomrumpf ein Dipolmoment entsteht.
Was versteht man denn unter einer symmetrischen Verschiebung von Ladung und was versteht man unter einer asymmetrischen Verschiebung von Ladung?
Gemeint ist wohl, dass die Elektronenwolken im Mittel nicht mehr symmetrisch um die Atomrümpfe verteilt sind.
Ich verstehe leider, wie bereits oben beschrieben, nicht, wie es bei Elektronen überhaupt zu Dipolen kommen kann.
Ja, ein Elektron hat ein magnetisches, aber kein elektrisches Dipolmoment. Hier geht es, wie Du schreibst, um Dipolmomente der Atome bzw. der Moleküle des Dielektrikums - vorhandene oder durch Polarisierung hervorgerufene - die sich im E-Feld des Kondensators ausrichten.
Edit: Bitte entschuldige, ich hatte in der Hitze des Gefechts elektrische und magnetische Dipolmomente durcheinandergebracht. Jetzt sollte es korrekt sein.
Das ganze Molekül des Dielektrikums ist ein Dipol (z.B. Wasser) und richtet sich aus.
Schau hier mal
Nicht die Elektronen werden zu Dipolen, denn das geht wirklich nicht. Da hast Du Recht.
Aber die Verteilung der Elektronen und Protonen im Atom (oder Molekül) verschiebt sich. Der Atomkern mit seinen Protonen fühlt sich zur negativen Platte hingezogen, die Elektronen zur positiven.
Normalerweise zerreißt es die Atome dabei nicht, aber der Effekt ist schon deutlich messbar und wird in der Praxis für Kondensatoren ausgenutzt.
(Man kann die elektrische Feldstätke soweit erhöhen, dass es die Atome wirklich zerreißt. Das nennt man dann Plasma. Aber das ist ein anderes Thema.)