Was ist ein Verschiebungsstrom in einem Kondensator?

Was ist ein Verschiebungsstrom in einem Kondensator?

Stellen Sie sich einen Kondensator vor, der aus zwei Platten besteht, zwischen denen sich nichts befindet, mit Luft als Dielektrikum dazwischen, und stellen Sie sich nun vor, dass eine Batterie über den Kondensator angeschlossen ist. Der Kondensator beginnt sich aufzuladen und die Ladung beginnt sich auf beiden Platten anzusammeln.

Eine der Platten erhält eine positive Ladung und die andere Platte erhält eine negative Ladung an den jeweiligen Anschlüssen der Batterie, und die beiden Platten sind wie zuvor angegeben durch Luft getrennt.

Aufgrund der auf den Platten angesammelten positiven und negativen Ladungen wird nun zwischen den beiden Platten ein elektrisches Feld aufgebaut, wodurch die Luft zwischen den beiden Platten ionisiert und der Strom erzeugt wird, der als Verschiebungsstrom bezeichnet wird. Es ist zu beachten, dass hier kein echter Elektronenfluss stattfindet … die Ionisierung der Luft verursacht den Verschiebungsstrom.

In einem Kondensator herrscht unter normalen Bedingungen immer ein Verschiebungsstrom und niemals ein Leitungsstrom (dh Sie legen eine Potenzialdifferenz an, die niedriger als die angegebene Maximalspannung ist).

Bei Leitungsströmen bewegen sich die Elektronen tatsächlich. am Verdrängungsstrom ist jedoch kein Lastträger beteiligt. Nur die Variationen des elektrischen Feldes sollen einem Strom entsprechen.

Der Kondensator enthält ein isolierendes Material (das sogenannte Dielektrikum), das zwischen zwei Leitern liegt. Da Isolatoren nur ein elektrisches Feld, aber keine bewegten Medien tragen können, ist der obige Absatz gerechtfertigt.

Legt man jedoch eine große Spannung an einen Kondensator an, verhält er sich anders. Bei ausreichend großen Potentialunterschieden hören viele Isolatoren auf zu isolieren. das heißt, sie leiten Elektrizität. Wenn Sie also eine signifikante Spannung über dem angegebenen Grenzwert anlegen, verhält sich das Dielektrikum wie ein Leiter. so dass im Kondensator ein Leitungsstrom entsteht. es passiert genau wie ein Blitz, wenn der Potentialunterschied zwischen den Wolken und der Erde so groß wird, dass die Atmosphäre gezwungen wird, sich zu verhalten und der elektrische Blitz den Boden trifft. Das nennt man Kondensatorzerstörung

Wenn ein Kondensator ausfällt, führt er den Verschiebungsstrom nicht mehr. weil er jetzt Dirigent ist! Wie bei jedem anderen Leiter ist das elektrische Feld in seinem Inneren Null, ebenso wie der Verschiebungsstrom. Heutzutage gibt es sehr kompakte Kondensatoren. Aufgrund ihrer Kompaktheit zersetzt sich ihr Dielektrikum recht leicht. Beispielsweise sind viele aktuelle Miniaturkondensatoren so hergestellt, dass sie bis zu 60 Volt ordnungsgemäß funktionieren. Bei Überschreitung dieser Spannung kommt es zu einem Ausfall.

Wie kann es in einem Kondensator einen Verschiebungsstrom, aber keinen Leitungsstrom geben?

Im Gegensatz zu Widerständen und Induktivitäten können Elektronen unter normalen Bedingungen nicht durch das dielektrische Medium zwischen den Platten eines Kondensators gelangen. Ein Kondensator gilt jedoch als stromleitend, wenn er in einem Stromkreis verwendet wird. Anstatt durch das dielektrische Medium direkt von einer Platte zur anderen zu gelangen, sammeln sich die Elektronen an oder verlassen eine der Kondensatorplatten. Die Platte, die Elektronen verliert, entwickelt eine positive Nettoladung und die andere Platte entwickelt eine negative Nettoladung (da sich die Elektronen dort ansammeln). Dieser Vorgang der Elektronenbewegung von einer Platte zur anderen wird als normaler elektrischer Strom betrachtet, obwohl in Wirklichkeit kein Elektron den Kondensator durchquert.

Diese Verschiebung erfolgt so lange, bis die Potentialdifferenz zwischen den Kondensatorplatten gleich der Eingangsspannung ist. Eine solche Elektronenverschiebung führt zur Bildung eines elektrischen Feldes im dielektrischen Medium, das das elektrische Feld auch nach der Unterdrückung der Eingangsspannung aufgrund der Belastung zwischen den Stiften beibehält.

Dadurch unterscheidet sich der Verschiebungsstrom über einen Kondensator vom Leitungsstrom durch andere passive Geräte. unter normalen Bedingungen. Bei einem dielektrischen Fehler kann ein Leitungsstrom auftreten.

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