Dielektrizitat 



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Wasser in den Wisscnschaftlichen Abhandluwgen 

 (Metronomische Beitrdge) der Kaiserl. Normal- 

 Eichu'ngxkommission. Dort auch Untersuchungcn 

 ilber Arciometer, Kapillaritdt usw. 



K. Scheel. 



Dielektrizitat. 



1. Definition der Grundbegriffe Dielektrikum, 

 Dielektrizitatskonstante, dielektrische Verschie- 

 bung. 2. Elektrische Krafte im Dielektrikum. 

 Freie und wahre Ladung. Beziehung zwischen 

 Dielektrizitatskonstante und Fortpflanzungsge- 

 schwindigkeit elektrischer Wellen. 3. Methoden 

 zur Bestimmung der Dielektrizitatskonstante 

 nicht leitender Dielektrika. 4. Das leiten.de Di- 

 elektrikum. 5. Anomale Erscheinungen im Di- 

 elektrikum. 6. Theorie der anomalen Erschei- 

 nungen. 7. Molekulartheorie der Dielektrika. 

 8. Anhang : Tabelle der Dielektrizitutskonstanten. 



i. Definition der Grundbegriffe Di- 

 elektrikum, Dielektrizitatskonstante, di- 

 elektrische Verschiebung. Schon die primi- 

 tivsten Erfahrungen iiber elektrische Er- 

 scheinungen fiihren zur Unterscheidung von 

 Leitern und Nichtleitern oder Isola- 

 te re n. Durch Beobachtung stationiirer elek- 

 trischer Strome und Anwendung des Ohm- 

 schen Gesetzes gelangt man zum scharfer ge- 

 faBten Begriff der spezifischen Leitfahig- 

 keit eines Stoffes als einer zahlenmaBig an- 

 gebbaren GroBe; hiernach sind Nichtleiter 

 ein idealer Grenzfall: Stoffe, deren spezifische 

 Leitfahigkeit den Wert Null hat; doch konnen 

 fur praktische Zwecke auch Stoffe hinreichend 

 kleiner Leitfahigkeit als Isolatoren betrachtet 



werden. 



Im Sprachgebrauche der Expernnental- 

 physik und der Elektrotechnik wird nun 

 sta'tt Isolator oder Nichtleiter haufig der Aus- 

 druck ,,Dielektrikum" verwendet; eigent- 

 lich ist aber die theoretische Definition des 

 Begriffes ,,Dielektrikum" ganz unabhangig 

 von den Eigenschaften des Stoffes in bezug 

 auf die Elektrizitatsleitung, nur die experi- 

 mentelle Bestimmung der fiir ein Dielektri- 

 kum charakteristischen GroBen erfolgt am 

 einfachsten bei nichtleitenden oder wenigstens 

 sehr schlecht leitenden Korpern. Es sollen 

 daher zunachst nur sogenannte ,,ideale 

 nichtleitende Dielektrika" betrachtet 



werden. 



Der Ursprung des Wortes und des Be- 

 griffes ,,Dielektrikum" ergibt sich aus der 

 Faraday-Maxwell schen Auffassung der 

 Elektrizitat; aus den Grundgesetzen der Elek- 

 trostatik(vgl.Artikel,,ElektrischesFeld") 

 foM, daB im Gleichgewichtszustande (in 

 einem elektrostatischen Felde) die Ladungen 

 der Leiter nur auf deren Oberflache ver- 

 teilt sind und zwar derart, daB im Innern 

 eines jeden Leiters das Potential konstant 

 und somit die Feldstarke Null ist, mit anderen 

 Worten, daB innerhalb der Leiter kerne 

 elektrischen Kraftlinien vorhanden sind. 



rii. :_ ,]; l?,.,i ,rri -l.-n n rrc t li o nvi P " 



in den elektrischen Ladungen und den von 

 ihnen ausgehenden Kraften (Coulomb - 



sches Gesetz) das physikalisch Ursprtingliche 

 zu sehen, nimmt die Faraday-Maxwellsche 

 ,,Nahewirkungstheorie u an, daB der von 

 elektrischen Kraftlinien durchzogene Ko'rper 

 in einem besonderen physikalischen Zustande 

 ist. Leiter und Nichtleiter unterscheiden sich 

 also dadurch, daB im Gleichgewichtszustande 

 in jenen ein elektrisches Feld unmoglich ist, 

 wahrend diese Trager eines elektrischen Feldes 

 sein konnen, gewissermaBen fiir die Kraft- 

 linien eines elektrischen Feldes durchlassig 

 sind; daher stammt der Name ,,Dielektrikum" 

 ' (vgl. die analogen Wortbildungen ,,diather- 

 man", ,,diaphan" u. a.). 



Verschiedene Stoffe, die dieser Definition 



entsprechend als Dielektrika zu bezeichnen 



sind, z. B. Luft, Petroleum, Paraffin u. a., 



zeigen nun bei gleicher Beschaffenheit des 



elektrischen Feldes ein 



verschiedenes Verhalten 



in bezug auf Verteilung 



der Ladungen und GroBe 



der Krafte und der 



Energie. 



Es sei z. B. AB ein 



Kondensator, bestehend 



aus zwei im Verhaltnis 



zu ihrer Distanz d sehr 



ausgedehnten leitenden 



Flatten, von denen A zur 



Erde abgeleitet sei (Po- 

 tential V A =0), B durch 



Verbindung mit einer 



Batterie konstanter elek- 



tromotorischer Kraft auf 



dem Potentiale V B == + V 



gehalten sei. Das elek- 

 trische Feld zwischen den 



Flatten besteht dann abgesehen von der Ver- 



A 



B 



<- 



_Q 



a 



Fig. 1. 



j_HJVvm~'-i*' i -**-' t *J* J ^. : *-*-+j O 



zerrung am Rande der Flatten - - aus paral- 

 lelen Kraftrohren und die elektrische Feld- 

 starke ist durch den Quotienten G= d ge- 



geben. Die Platte B besitzt eine positive 

 Ladung + Q, die Platte A eine dem absoluten 

 Betrage nach gleich groBe negative Ladung 

 - Q. Eine experimented Ermittelung der 

 ] Ladungen (z. B. bei Entladung des Konden- 

 sators durch ein ballistisches Galvanometer) 

 zeigt an, daB bei gegebenen Werten von V 

 und d, und somit von (, die Ladung Q ab- 

 hano-ig ist von der Natur des zwischen A und 

 B befindlichen Dielektrikums, z. B. etwa 

 2mal groBer bei Petroleum als bei Luft. 

 Dieses verschiedene Verhalten ist charak- 

 terisierbar durch Angabe einer Materialkon- 

 stante, der Dielektrizitatskonstante" 

 s des betreffenden Dielektrikums. Willkur- 

 lich wird s = l gesetzt fiir das Vakuum; ist 

 daher Q der Wert der Ladung des Kondensa- 

 tors im Vakuum, Q die Ladung (bei gleichen 

 Werten von V und d) bei einem bestimmten 



Dielektrikum, so ist s = 



