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.
* =Die aufgeführten Materialien sind speziell für den elektrischen Gebrauch vorbereitet.
RÜCKBLICK:
- Mit einer ausreichend hohen angelegten Spannung können Elektronen aus den Atomen isolierender Materialien freigesetzt werden, wodurch Strom durch dieses Material fließt.
- Die minimale Spannung, die erforderlich ist, um einen Isolator zu „durchbrechen“, indem Strom durch ihn geleitet wird, wird als Durchbruchspannung bezeichnet oder Durchschlagsfestigkeit .
- Je dicker ein Stück Isoliermaterial ist, desto höher ist die Durchschlagsspannung, wobei alle anderen Faktoren gleich sind.
- Die spezifische Durchschlagsfestigkeit wird normalerweise in einer von zwei äquivalenten Einheiten angegeben:Volt pro mil oder Kilovolt pro Zoll.
VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:
- Arbeitsblatt Leiter und Isolatoren
Industrietechnik