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Isolator-Durchbruchspannung

Die Atome in isolierenden Materialien haben sehr fest gebundene Elektronen, die dem freien Elektronenfluss sehr gut widerstehen. Isolatoren können jedoch nicht unbegrenzten Spannungen widerstehen. Bei ausreichender Spannung jeder isolierendes Material wird schließlich dem elektrischen „Druck“ erliegen und dann kommt es zum Stromfluss. Anders als bei Leitern, bei denen der Strom in einem linearen Verhältnis zur angelegten Spannung steht (bei einem festen Widerstand), ist der Strom durch einen Isolator jedoch ziemlich nichtlinear:Bei Spannungen unter einem bestimmten Schwellenwert fließt praktisch kein Strom, aber wenn die angelegte Spannung überschreitet diese Schwellenspannung (bekannt als Durchbruchspannung oder Spannungsfestigkeit ), wird es einen Stromstoß geben.

Durchschlagsfestigkeit ist die Spannung, die erforderlich ist, um einen dielektrischen Durchbruch zu verursachen , das heißt, Strom durch ein isolierendes Material zu zwingen. Nach dem dielektrischen Durchschlag kann sich das Material als Isolator verhalten oder nicht mehr, wobei die Molekülstruktur durch den Bruch verändert wurde. Normalerweise gibt es dort, wo der Strom während des Durchbruchs floss, einen lokalisierten „Durchschlag“ des Isoliermediums.

Die Dicke eines Isoliermaterials spielt eine Rolle bei der Bestimmung seiner Durchbruchspannung. Die spezifische Durchschlagsfestigkeit wird manchmal in Volt pro mil (1/1000 Zoll) oder Kilovolt pro Zoll (die beiden Einheiten sind gleichwertig) angegeben, aber in der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Beziehung zwischen Durchbruchspannung und Dicke nicht genau linear. Ein dreimal so dicker Isolator hat eine etwas weniger als dreimal so hohe Durchschlagsfestigkeit. Für grobe Schätzungen sind die Werte in Volt pro Dicke jedoch in Ordnung.

Material* Durchschlagsfestigkeit (kV/Zoll) Vakuum20Luft20 bis 75Porzellan40 bis 200Paraffinwachs200 bis 300Transformer Oil400Bakelit300 bis 550Kautschuk450 bis 700Schellack900Papier1250Teflon1500Glas2000 bis 3000Mica5000

* =Die aufgeführten Materialien sind speziell für den elektrischen Gebrauch vorbereitet.

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