/ Elektrisches Feld

Feldstärke (Plattenkondensator)

Elektrische Feldstärke im homogenen Feld eines Plattenkondensators: E = U / d. Spannung zwischen den Platten geteilt durch den Plattenabstand.

01 · Eingabe

Feldstärke (Plattenkondensator) berechnen

Elektrische Feldstärke im homogenen Feld eines Plattenkondensators: E = U / d. Spannung zwischen den Platten geteilt durch den Plattenabstand.

Lösen für

E = U / d

U Spannung

d Abstand

Worum geht es?

Zwischen den Platten eines idealen Plattenkondensators liegt ein nahezu homogenes elektrisches Feld vor — die Feldlinien verlaufen parallel und gleichmäßig dicht. Die Feldstärke E ergibt sich direkt aus der angelegten Spannung U und dem Plattenabstand d.

Verdoppelst Du die Spannung, verdoppelt sich die Feldstärke. Verdoppelst Du den Abstand bei gleicher Spannung, halbiert sie sich. Diese lineare Beziehung gilt im Idealfall vernachlässigbarer Randfelder.

Die Formel

Formel Feldstärke Plattenkondensator

E = U / d

Umstellungen:
    U = E · d
    d = U / E

Die Variablen

Symbol	Bedeutung	Einheit	Erklärung
E	Feldstärke	V/m	Elektrische Feldstärke zwischen den Platten.
U	Spannung	V	Spannung zwischen den Platten.
d	Plattenabstand	m	Abstand der beiden Platten.

Minimal-Beispiel

An einem Plattenkondensator mit d = 2 mm liegen U = 100 V.

Rechnung Feldstärke

E = U / d
  = 100 V / 0,002 m
  = 50 000 V/m
  = 50 kV/m

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Durchschlagfestigkeit Luft

Luft bricht bei ca. 3 kV/mm durch. Wie hoch darf U bei d = 1 mm maximal werden?

Rechnung maximale Spannung

U_max = E · d
      = 3 · 10⁶ V/m · 0,001 m
      = 3 000 V = 3 kV

Beispiel 2 — Plattenabstand bestimmen

Ein Versuchsaufbau soll bei U = 230 V eine Feldstärke von E = 23 kV/m liefern.

Rechnung Abstand

d = U / E
  = 230 V / 23 000 V/m
  = 0,01 m
  = 10 mm

Beispiel 3 — Spannung am Sensor

Ein kapazitiver Sensor hat d = 0,5 mm. Gemessen wird E = 200 kV/m.

Rechnung Spannung

U = E · d
  = 200 000 V/m · 0,0005 m
  = 100 V