Übung 6.1-1

Schnelle Fragen zu 6.1

Warum Dielektrika wichtig sind

Schnelle Fragen zu 6.1.1: Statische Feldstärke und Stromdichte
Erstmal einige Fragen um den Begriff der Feldstärke:
Was sind typische elektrische Feldstärken in den Materialien typischer elektrischer Geräte und Komponenten?
Hinweis: man überlege, wie die dick die Isolation spannungsführender Teile ist oder "gefühlt" sein sollte. Man kann sich auch fragen, wie dick der Handschuh sein sollte, mit dem man eine 100 V, 1.000 V oder 100.000 V Leitung anfassen würde.
Was sind so ungefähr die höchsten Feldstärken, die ein Material aushält.?
Hinweis: Man betrachte das Bild in Kap. 6.1.1 genau, bedenke die typische Spannung bei der ein IC betrieben wird, und dass man heute bei den Dimensionen wohl schon ein bißchen weiter ist.
Was passiert eigentlich, wenn die Feldstärke "zu hoch" wird?
Jetzt zur Stromdichte.
Die typische Sicherung für eine Steckdose unterbricht bei 16 A. Die Kabel in den Wänden haben einen Querschnitt von ca. ???? mm2. Was sagt das über die maximale Stromdichte in den Leitungen? Oder unterbricht die Sicherung aus einem anderen Grund als zu hohe Stromdichte?
Nimmt man den spezifischen Widerstand der obigen Leitung zu 2 µWcm und die Leitungslänge zu (10 - 100) m, dann bleibt kurz vor dem Rausfliegen der Sicherung wieviel elektrische Leistung in der Leitung "hängen"?
Noch einige allgemeine Fragen:
Was bestimmt das Produkt RC bei einer (langen) Leitung? Was für Materialparameter werden damit bei integrierten Schaltungen kritisch?
Wie lautet die Formel für die Kapazität C eines Plattenkondensators?
Was verbindet die Optik mit den Dielektrika? Wie lautet die wesentliche Formel dazu?
Nenne mindesten drei Produkte / Anwendungsbereiche, in denen die Dielektrizitätskonstante e wichtig ist.

Schnelle Fragen zu 6.1.2: Was wir über Dielektrika gerne wissen möchten
Nenne (halbwegs richtig) die Dielektrizitätskonstanten von Wasser und mindesten zwei festen Materialien.
Wie groß ist der Brechungsindex von Wasser - ungefähr? Der höchste bekannte Brechungsindex ist? (welches Material?)
Warum ergibt sich aus den Antworten der obigen Fragen, dass die Dielektrizitätskonstante keine ist - in Bezug auf die Frequenz?
Gib ungefähr (Größenordnung) die Frequenz an von:
  • Radio (MW / UKW).
  • Handies.
  • Mikrowelle.
  • Radar.
  • Licht.
  • Vibrierende Atome im Kristall.
     

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© H. Föll (MaWi für ET&IT - Script)