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Dielektrische Feldstärke

Dieser Rechner bestimmt aus angelegter Spannung und Plattenabstand die ideale elektrische Feldstärke in einem homogenen Dielektrikum und vergleicht sie mit der von Ihnen angegebenen Durchschlagsfestigkeit.

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Er liefert Auslastung, Sicherheitsfaktor, verbleibende Feldreserve, theoretische Höchstspannung und Spannungsreserve. Das Ergebnis dient der frühen technischen Prüfung; es ersetzt weder Derating und Qualifikationstests noch die Untersuchung von Geometrie, Temperatur, Fehlerstellen, Transienten, Alterung und Fertigungstoleranzen.

Aus Spannung und Abstand wird die dielektrische Feldstärke

Bei einem idealen Plattenkondensator mit homogenem Dielektrikum entspricht die mittlere elektrische Feldstärke der angelegten Spannung geteilt durch den Plattenabstand: E = V/d. Der Rechner nimmt Volt und Millimeter entgegen und gibt Volt pro Meter sowie Kilovolt pro Millimeter aus. Dadurch können Sie das Ergebnis direkt mit üblichen Datenblättern zur Durchschlagsfestigkeit vergleichen. Beispielsweise erzeugen 1,200 V über 0.5 mm eine Feldstärke von 2.4 kV/mm beziehungsweise 2.4 Millionen V/m. Geben Sie einen positiven Betrag und den für den betrachteten Zustand maßgeblichen Spitzenwert ein. Bei Gleichspannung ist dies meist die höchste Dauerspannung einschließlich Toleranz; bei Wechsel- oder Impulsspannung kann der Scheitelwert statt des RMS-Werts entscheidend sein. Der Abstand muss die tatsächliche Dicke entlang des angenommenen Feldwegs abbilden. Die Beziehung V/d setzt ein homogenes Feld voraus und erfasst weder Randeffekte noch scharfe Leiter, Hohlräume, Oberflächenpfade oder Schichtaufbauten. Solche Einflüsse können das lokale Maximum erheblich erhöhen. Nutzen Sie das Ergebnis deshalb als nachvollziehbare Vorprüfung und ergänzen Sie die für Produkt, Material und Norm erforderlichen Analysen.

Auslastung, Sicherheitsfaktor und Reserve richtig lesen

Die eingegebene Durchschlagsfestigkeit dient als Vergleichsgrenze. Die Auslastung ergibt sich aus berechneter Feldstärke geteilt durch Festigkeit und mal hundert. Unter 100 Prozent lautet die Bewertung below_breakdown, bei genau 100 Prozent at_breakdown und darüber breakdown_exceeded. Der Sicherheitsfaktor ist das umgekehrte Verhältnis aus Festigkeit und berechnetem Feld. Ein Faktor 4 bedeutet, dass der angegebene Materialwert viermal so groß wie das ideale mittlere Betriebsfeld ist; daraus folgt jedoch keine genehmigte vierfache Auslegungsreserve. Die Durchschlagsreserve subtrahiert beide Feldwerte. Die Höchstspannung multipliziert Festigkeit und Dicke, während die Spannungsreserve davon die angelegte Spannung abzieht. Ein negativer Wert kennzeichnet eine Überschreitung. Diese Darstellungen eignen sich für Übersichten, Berechnungsnotizen, Materialauswahl und Spannungsbudgets. Eine positive Reserve ist keine Sicherheitsbescheinigung. Veröffentlichte Festigkeiten hängen von Probendicke, Elektrodenform, Prüfdauer, Temperatur, Feuchte, Frequenz, Charge und Prüfverfahren ab. Vergleichen Sie daher mit dem für Ihren Einsatz vorgeschriebenen, abgewerteten Arbeitsgrenzwert und nicht mit einem optimistischen Wert aus einer kurzen Laborprüfung.

Eingaben wählen und das Ergebnis verantwortungsvoll nutzen

Verwenden Sie die höchste glaubhafte Spannung und die kleinste glaubhafte Dicke, weil Toleranzen beide Größen ungünstig verändern. Berücksichtigen Sie Versorgungstoleranz, Schaltüberspannungen, wiederkehrende Transienten, Unsymmetrie und mögliche Spannungsumlagerungen. Zur Dicke gehören Kompression, Beschichtungsschwankung, Folienausdünnung, Montagetoleranz und das kleinste gefertigte Maß, nicht nur der Nennwert der Zeichnung. Entnehmen Sie die Festigkeit in kV/mm einer Quelle, die zur Materialtype und zu vergleichbaren Prüfbedingungen passt. Falls das Datenblatt V/mil, V/mm oder MV/m nennt, rechnen Sie den Wert zuvor um; ein kV/mm entspricht numerisch einem MV/m. Bei Schichtdielektrika verteilt sich das Feld wegen Permittivität, Grenzflächen, eingeschlossener Ladung und Fehlern nicht zwingend nach der Dicke. Gasräume, verschmutzte Oberflächen und Teilentladung erfordern ebenfalls eigene Methoden. Die deterministische API kostet $0.002 je erfolgreicher Anfrage; im Browser läuft dieselbe Rechnung kostenlos. Dokumentieren Sie Quellen und Annahmen, wenden Sie das vorgeschriebene Derating an und prüfen Sie kritische oder grenznahe Entwürfe durch Simulation, Normenprüfung und reale Versuche.

Anwendungsfälle

Ein Isolationskonzept vorprüfen

Vergleichen Sie das ideale mittlere Feld mit der Festigkeit einer Folie oder Keramik, bevor Sie Geometrie und Toleranzen detailliert untersuchen.

Eine Derating-Tabelle erstellen

Erzeugen Sie konsistente Werte für Auslastung, Faktor und Reserve bei mehreren Nennspannungen und Mindestdicken.

Eine Prüfbedingung beurteilen

Rechnen Sie Prüfspannung und Probendicke in Feldbeanspruchung um, um sie mit Materialdaten und Prüfverfahren abzugleichen.

Häufige Fragen

Welche Formel verwendet der Rechner?

Er nutzt die ideale homogene Feldbeziehung E = V/d und vergleicht E anschließend mit der von Ihnen angegebenen Durchschlagsfestigkeit.

Soll ich Wechselspannung als RMS- oder Spitzenwert eingeben?

Verwenden Sie die zum Durchschlagskriterium und zu den Materialdaten passende Größe. Für die momentane Beanspruchung ist häufig der Spitzenwert maßgeblich; beachten Sie die geltende Norm.

Bedeutet below_breakdown, dass der Kondensator sicher ist?

Nein. Es besagt nur, dass das ideale mittlere Feld unter dem eingegebenen Wert liegt. Derating, lokale Überhöhung, Toleranzen, Alterung, Transienten, Temperatur, Teilentladung und Tests bleiben erforderlich.

Warum kann die Spannungsreserve negativ sein?

Eine negative Reserve bedeutet, dass die angelegte Spannung das Produkt aus Festigkeit und Dicke übersteigt; die ideale Rechnung überschreitet bereits den angegebenen Grenzwert.

Kann ich die Gesamtdicke eines Schichtdielektrikums verwenden?

Nicht zuverlässig. Unterschiedliche Permittivitäten und Grenzflächen verteilen das Feld neu; jede Schicht kann eine eigene elektrostatische Analyse benötigen.

Was kostet die API?

Jede erfolgreiche API-Anfrage kostet $0.002. Dieselbe deterministische Berechnung steht im Browser kostenlos bereit.

Für Entwickler — API-Zugang

Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.

Endpunkt

POSThttps://api.kit.forhosting.com/elec/dielectric-field-strength

Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.

Aufruf aus Ihrem Stack

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/dielectric-field-strength \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"voltage_v":1200,"plate_spacing_mm":0.5,"dielectric_strength_kv_per_mm":10}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/dielectric-field-strength", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "voltage_v": 1200,
    "plate_spacing_mm": 0.5,
    "dielectric_strength_kv_per_mm": 10
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/elec/dielectric-field-strength",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "voltage_v": 1200,
    "plate_spacing_mm": 0.5,
    "dielectric_strength_kv_per_mm": 10
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/dielectric-field-strength", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"voltage_v":1200,"plate_spacing_mm":0.5,"dielectric_strength_kv_per_mm":10}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"voltage_v":1200,"plate_spacing_mm":0.5,"dielectric_strength_kv_per_mm":10}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/dielectric-field-strength", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

Beispiel-Anfrage

{
  "voltage_v": 1200,
  "plate_spacing_mm": 0.5,
  "dielectric_strength_kv_per_mm": 10
}

Beispiel-Antwort

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "elec.dielectric_field_strength",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

Preis

pro Anfrage$0.002

Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.

Fehler

HTTP	Code	Bedeutung
`401`	`unauthorized`	Der API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer).
`402`	`insufficient_balance`	Ihr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht.
`404`	`unknown_type`	Unbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog.
`429`	`rate_limited`	Zu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

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