Elektrisches Feld (II)

Definition - Durchschlagfestigkeit
(c) Friedrich Sick
e-feld-2
Das elektrische Feld wirkt im Isolator zwischen zwei unterschiedlich geladenen elektrisch leitfähigen Materialien (Elektroden).
Die Kraftwirkung F auf die Elektroden steigt
  • mit zunehmender Ladungstrennung Q und damit
  • mit steigender Spannung U zwischen den Elektroden und
  • mit abnehmendem Abstand d der Elektroden zueinander.
    also:
    F = Q * U / d [VAs/m][Ws/m][kg*m/s²]
    Steigert man die Spannung zwischen zwei isolierten Elektroden ständig weiter, so kommt es zum Durchschlag, weil die Kraftwirkung auf die Elektronen der Kathode so groß ist, dass sie den Isolator durchschlagen.
    Die Höhe der Durchschlagsspannung hängt ab vom ...
  • Isolationsmaterial selbst und
  • seiner Dicke.
    Zur Klassifizierung der Isolationseigenschaften hat man deshalb - sinnvoller Weise - die (Durchschlags)-Feldstärke als Faktor von Spannung zu Elektrodenabstand definiert:
    E = U / d [V/m]
    • Isolierstoff Ed [KV/mm]
    Luft 3
    Isolieröl 20
    Hartpapier 20 - 30
    Porzellan 35
    Epoxidharz 35
    PVC 20 - 50
    Kautschuk 25
    Quarzglas 35 - 40
    		Weitere Formel - Zusammenhänge:
    E = F / Q
    Formelumstellungen:
    F = E * Q
    Q = F / E
    U = E * d
    d = U / E
    Q = F * d / U
    U = F * d / Q
    d = U * Q / F

    Legende:
    E = el. Feldstärke [V/m][KV/mm]
    F = Kraft [N][kgm/s²]
    U = el. Spannung [V]
    Q = el. Ladung [C][As]
    d = Isolierschichtdicke [m]