An phyisker unter euch... (Frage zu Kondensatoren / Dielektrikum)

Hallo ShaoLin!

Leider weiß ich nicht, wie weit Du in die Materie einsteigen sollst, um die auftretenden Effekte zu erklären. Ich fang einfach mal an:

zu 1)
Die Kapazität des Kondesnators wird zunehmen. Gemäß C=e_0*e_r*A/d ist C~e_r. Im Vakuum ist e_r=~1. Wird e_r der Gesamtanordnung nun durch das Einfügen eines Dielektrikums mit e_r>1 nun erhöht, so erhöht sich auch die Kapazität der Anordnung.

zu 2)
Gemäß der elektromagnetischen Materialgleichung ist D=e_0*e_r*E. D ist somit materialunabhängig. Außerdem beginnt D nur an den "freien" Ladungen, während E durch die "freien" und die "gebundenen" Ladungen bestimmt wird.
Weiterhin gilt: D=e_0*e_r*E=e_0*(1+chi_e)*E=e_0*E+e_0*chi_e*E (lineares Dielektrikum vorausgesetzt). Dabei nennt man e_0*chi_e*E die elektrische Polarisation P: P=e_0*chi_e*E. Formt man das ganze jetzt nach E um, ergibt sich: e_0*E=D-P.
P setzt sich allgemein aus verschiedenen Polarisationsmechanismen zusammen:
1) Elektronenpolarisation P_el
2) Ionenpolarisation P_ion und
3) Orientierungspolarisation P_or.
P_el kommt in allen Stoffen vor, P_ion mehr oder weniger auch, P_or kommt in polaren Stoffen vor und liefert dann den größten Anteil an P_ges.
Der von Dir beschriebene Fall beschreibt die Elektronenpolarisation: Durch das elektrische Feld werden die negative Elektronenhülle und der positive Kern gegeneinander verschoben, wodurch sich ein Dipolmoment p ausbildet. Im Inneren des Dielektrikums kompensieren sich diese Effekte weitgehendst, während auf den Oberflächen des Dielektrikums Flächenladungen zurückbleiben. Ein Einbruch bei der Spannung bei konstant gehaltenem Q (abgetrennte Spannungsquelle) auf den Platten bildet sich aus, da aufgrund der größeren Polarisation P das elektrische Feld E abnimmt. U ist ja als das Linienintegral über E von der einen Platte zur anderen definiert. Hält man jedoch die Spannung konstant, stellt sich E immer gemäß E=U/d ein.

Viele Grüße!
J