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2026-03-14T20:10:04Z

Experimentelle Werte: Tabelle geordnet

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Die '''Durchschlagfestigkeit''' (auch '''Durchschlag- / Durchbruchfeldstärke''', '''(di)elektrische Festigkeit''') eines ([[Dielektrikum|dielektrischen]]) [[Isolierstoff]]es mit definierter Dicke ist diejenige [[Elektrisches Feld|elektrische Feldstärke]], welche in ihm höchstens herrschen darf, ohne dass es zu einem [[Spannungsdurchschlag]] ([[Lichtbogen]] oder [[Funke (Entladung)|Funkenschlag]]) kommt.<ref>{{Literatur |Titel=Handbuch Faserverbundkunststoffe: Grundlagen Verarbeitung Anwendungen |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2010 |ISBN=978-3-8348-0881-3 |Seiten=575 |Online={{Google Buch|BuchID=ZJXdTtcNKV8C|Seite=575}} |Abruf=2017-04-09}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler |Titel=Werkstoffe in der Elektrotechnik: Grundlagen – Struktur – Eigenschaften – Prüfung – Anwendung – Technologie |Verlag=Carl Hanser Verlag GmbH & Company KG |Datum=2013 |ISBN=978-3-446-43748-7 |Seiten=223 |Online={{Google Buch|BuchID=LUBQAgAAQBAJ|Seite=223}} |Abruf=2017-04-09}}</ref>

Ihr Wert ist von verschiedenen Faktoren abhängig und daher ''keine'' Materialkonstante.<ref>{{Literatur |Autor=Wilfried Plaßmann, Detlef Schulz |Titel=Handbuch Elektrotechnik: Grundlagen und Anwendungen für Elektrotechniker |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2016 |ISBN=978-3-658-07049-6 |Seiten=295 |Online={{Google Buch|BuchID=Ccu4DQAAQBAJ|Seite=295}} |Abruf=2017-04-09}}</ref>

== Definition und Einheit ==

Die [[Elektrisches Feld|elektrische Feldstärke]] <math>E_\mathrm d</math>, bei welcher sich in einem ([[Dielektrikum|dielektrischen]]) [[Isolierstoff]] aufgrund des Anstieges der [[Elektrische Leitfähigkeit|elektrischen Leitfähigkeit]] ein elektrisch leitender Pfad („Spannungsdurchschlag“) bildet, wird als ''Durchschlagfestigkeit'' bezeichnet.

Sie berechnet sich aus der (experimentell beobachteten) [[Durchschlagspannung]] <math>U_\mathrm d</math> bezogen auf die Dicke <math>d</math> der Isolation:
: <math>E_\mathrm d = \frac{U_\mathrm d}{d}</math>.

Speziell bei Gasen wird statt der Dicke auch der Elektrodenabstand bzw. die ''Schlagweite'' <math>s</math> verwendet. Die Angabe der Durchschlagfestigkeit erfolgt oft in der [[Maßeinheit]] <math>\mathrm{{kV}/{mm}}</math>.

== Durchschlagfestigkeit in der Praxis ==

Die praktisch erzielbare Durchschlagfestigkeit wird wesentlich durch die Feldgestalt beeinflusst. Hierauf haben die Leitergeometrien und Inhomogenitäten im Isolierstoff den größten Einfluss. Darauf beruht auch der Effekt, dass dünne Folien eine wesentlich höhere Durchschlagfestigkeit aufweisen als dicke Barrieren.
Auch eingeschlossene Lufträume haben bei Wechselspannung einen die Dauer-Durchschlagfestigkeit verringernden Effekt. Ursache sind sogenannte [[Vorentladung]]en, wodurch die Luft ionisiert wird und der umgebende Isolierstoff auf Dauer durch [[Ultraviolettstrahlung]] geschädigt wird.

Isolierstoffe weisen entlang ihrer Oberfläche häufig sogar geringere Isolationsfestigkeiten als die umgebende Luft auf ([[Kriechstromfestigkeit]]), was zu Kriech- oder [[Gleitentladung]]en führen kann. Eine nicht ausreichend große feste Isolationsbarriere kann daher auch durch ihre Luft- und Kriechstrecken charakterisiert sein, insbesondere wenn eine hohe Durchschlagfestigkeit des Isolierstoffes vorliegt. Es besteht kein Zusammenhang zwischen der Kriechstromfestigkeit und der Durchschlagfestigkeit. Erforderliche Kriechwege sind oft um den Faktor 100 länger als die zur Isolation erforderliche Materialdicke. Einfluss auf die Kriechstromfestigkeit und auch auf die Durchschlagfestigkeit hat das [[Wasseraufnahme]]vermögen des Werkstoffes.

== Experimentelle Bestimmung ==
[[Datei:Olie doorslagspanningstester.jpg|mini|[[Transformatorenöl|Isolieröl]] im Durchschlagversuch]]

Das Verfahren zur Bestimmung der Durchschlagfestigkeit ist in der Normenreihe [[International Electrotechnical Commission|IEC]] 60243 definiert. Es legt für die verschiedene Materialklassen und Anwendungsfälle (Teil 1: [[Wechselspannung|AC]], Teil 2: [[Gleichspannung|DC]], Teil 3: [[Puls (Elektrotechnik)|Impulsspannung]]) Versuchsbedingungen fest. Geprüft wird üblicherweise eine Serie gleichartiger Probekörper und dann der [[Median]] der Einzelwerte angegeben. Eine genauere statistische Auswertung kann auf Basis der [[Weibull-Verteilung#Dielektrische Festigkeit von Werkstoffen|Weibull-Verteilung]] erfolgen.

== Einflüsse ==

Die im Durchschlagversuch ermittelten Werte stellen nur Richtwerte dar, da die Durchschlagfestigkeit von weiteren Parametern, wie
* der genauen Zusammensetzung und Reinheit der geprüften [[Chemischer Stoff|Stoffe]],
* der [[Elektrischer Strom#Technische Stromarten|Art]] des elektrischen Stromes,
* der Zunahmegeschwindigkeit und der Dauer der angelegten Spannung bzw. des elektrischen Feldes sowie
* Größe und Form der verwendeten Elektroden
abhängt.<ref>{{Literatur |Autor=Leo Gurwitsch |Titel=Wissenschaftliche Grundlagen der Erdölverarbeitung |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-47512-2 |Seiten=139 |Online={{Google Buch|BuchID=J9-eBgAAQBAJ|Seite=139}} |Abruf=2017-04-05}}</ref>
Wirkt auf den Isolator über längere Zeit eine hohe Feldstärke, so steigt infolge der [[Isolator_(Elektrotechnik)#Überlastungsschäden|Erwärmung]] seine [[Elektrische Leitfähigkeit|Leitfähigkeit]] und eine Abnahme der Durchschlagfestigkeit ist feststellbar.<ref>{{Literatur |Autor=Hans-Jürgen Bargel, Günter Schulze |Titel=Werkstoffkunde |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-17717-0 |Online=https://books.google.com/books?id=4NkjBAAAQBAJ |Abruf=2016-06-22}}</ref> Zusätzlich sinkt sie mit steigender [[Wechselstrom#Frequenz und Periode|Wechselstromfrequenz]].<ref>{{Literatur |Autor=H. Behnken, F. Breisig, A. Fraenckel, A. Güntherschulze, F. Kiebitz |Titel=Elektrotechnik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-50945-2 |Online=https://books.google.com/books?id=cQqkBwAAQBAJ}}</ref>

Bei Gasen wie z. B. [[Luft]] hängt die Durchschlagfestigkeit insbesondere von der [[Feuchtigkeit]] sowie dem [[Druck_(Physik)#Gasdruck|Druck]] ab und variiert daher stark je nach Art der vorherrschenden Gase.<ref>{{Literatur |Autor=Joachim Heintze |Titel=Lehrbuch zur Experimentalphysik Band 3: Elektrizität und Magnetismus |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2016 |ISBN=978-3-662-48451-7 |Online={{Google Buch|BuchID=yA-oCwAAQBAJ|Seite=119}} |Abruf=2016-11-18}}</ref>

=== Probendicke ===

Da es insbesondere bei Gleichspannung zu einer inhomogenen Feldverteilung kommen kann, ist die Durchschlagfestigkeit <math>E_\mathrm d</math> in der Regel dickenabhängig<ref name="10.1038/srep13487">{{cite journal | author=Claudia Neusel | coauthors=Gerold A. Schneider | year=2014 | month=Februar | title=Size-dependence of the dielectric breakdown strength from nano- to millimeter scale| journal=Journal of the Mechanics and Physics of Solids | volume=63 | issue= | pages=201–213 | url= | doi=10.1016/j.jmps.2013.09.009 | format= | language=en}}</ref>. Experimentell wurde folgender Zusammenhang beobachtet:

:<math>E_\mathrm d(d) \sim \frac{1}{\sqrt{d}}</math>.

Folglich steigt die [[Durchschlagspannung]] <math>U_\mathrm d</math> auch nicht [[Proportionalität|proportional]] mit der Dicke <math>d</math>, sondern folgt dem Verlauf einer [[Quadratwurzel|Wurzelfunktion]]:

:<math>U_\mathrm d(d) \sim \sqrt{d}</math>.

Dünne Folien besitzen somit höhere Durchschlagfestigkeiten als dicke Proben. Bei sehr geringen Dicken erzeugen schon geringe Spannungen, die zur Ionisation nicht ausreichen, höchste Feldstärken. So liegt bei der 5 nm dicken [[Zellmembran|Plasmamembran]] von [[Nervenzelle|Neuronen]] im [[Ruhemembranpotential|Ruhepotential]] eine Feldstärke von 20 kV/mm vor.<ref>{{Literatur |Autor=Werner Müller, Stephan Frings, Frank Möhrlen |Titel=Tier- und Humanphysiologie: Eine Einführung |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2015 |ISBN=978-3-662-43942-5 |Seiten=358 |Online={{Google Buch|BuchID=g_VNBgAAQBAJ|Seite=358}} |Abruf=2017-04-05}}</ref> [[Elektroporation]] (Zusammenbruch der [[Doppellipidschicht]]) tritt erst bei Feldstärken im Bereich von 30 bis 70 kV/mm auf.<ref>{{Literatur |Autor=Paul Lynch, M. R. Davey |Titel=Electrical Manipulation of Cells |Verlag=Springer Science & Business Media |Datum=2012 |ISBN=978-1-4613-1159-1 |Seiten=16 |Online={{Google Buch|BuchID=V4nuBwAAQBAJ|Seite=16}} |Abruf=2017-04-05}}</ref>

Bei Hochspannungs-Folienkondensatoren nutzt man dies aus, indem man eine sogenannte innere Reihenschaltung anwendet, bei der das [[Dielektrikum]] aus mehreren übereinander angeordneten Isolierstofflagen besteht, die durch nicht kontaktierte Metallschichten voneinander getrennt sind. Dadurch wird die Feldverteilung homogenisiert.

== Experimentelle Werte ==

{| class="wikitable sortable"

|+ Durchschlagfestigkeit ausgewählter [[Chemischer Stoff|Stoffe]] (20 °C)
! Stoff
! Referenzdicke (mm)
! Durchschlagfestigkeit (kV/mm)
! [[Aggregatzustand|Aggregat- zustand]]
|-
| [[Luft]] (trocken, [[Normaldruck]], [[Gleichspannung|DC]], gleichmäßiger Feldaufbau)<ref>{{Internetquelle |url=https://hypertextbook.com/facts/2000/AliceHong.shtml |titel=The Physis Factbook – An encyclopedia of scientific essays |sprache=en |abruf=2017-09-14}}</ref><ref name=":0" /> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 1 – 3 || gasförmig
|-
| [[Hochvakuum]] ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 20 – 40<ref>S. Giere, M. Kurrat, U. Schumann: {{Webarchiv |url=http://www.htee.tu-bs.de/forschung/veroeffentlichungen/giere2002.pdf |text=HV dielectric strength of shielding electrodes in vacuum circuit-breakers |wayback=20120301112907}} (PDF)</ref> abhängig von Elektrodenform|| data-sort-value="z" | gasförmig
|-
| [[Helium]] (relativ zu Stickstoff)<ref name=":1">{{Literatur |Autor=William M. Haynes, David R., Lide, Thomas J. Bruno |Titel=CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. |Auflage=2016-2017, 97th edition |Ort=Boca Raton FL |Datum= |ISBN=1-4987-5428-7 |Seiten=}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 0,15|| gasförmig
|-
| [[Schwefelhexafluorid]]<ref>{{Literatur |Autor=O. Zinke, H. Seither |Titel=Widerstände, Kondensatoren, Spulen und ihre Werkstoffe |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-50981-0 |Online=https://books.google.at/books?id=YjbvBgAAQBAJ&pg=PA114}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| > 8 || gasförmig
|-
| [[Destilliertes Wasser]]<ref name=":1" /> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| {{0|0I}}65 – 70<ref name="CRC">William M. Haynes: ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. Taylor & Francis, ISBN 978-1-4398-2077-3.</ref>|| flüssig
|-
| [[Transformatorenöl]] (sorgfältig getrocknet)<ref>{{Literatur |Autor=Egon Döring |Titel=Werkstoffkunde der Elektrotechnik |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-663-13879-2 |Online=https://books.google.at/books?id=P3HNBgAAQBAJ&pg=PA250}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| {{0}}5 – 30 || flüssig
|-
| [[Porzellan]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.pofahermsdorf.de/fileadmin/templates/userfiles/bilder/Porzellan.pdf |titel=Produktinformation Porzellan C 110 |seiten=1 |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 20 || fest
|-
| [[Hartporzellan]]<ref>{{Literatur |Autor=Liviu Constantinescu-Simon |Titel=Handbuch Elektrische Energietechnik: Grundlagen · Anwendungen |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-322-85061-4 |Seiten=113 |Online={{Google Buch|BuchID=2bubBgAAQBAJ|Seite=113}} |Abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"|30 – 35 ||fest
|-
| [[Glas]] (Textilglas)<ref>{{Literatur |Autor=AVK-Industrievereinigung Verstärkte Ku |Titel=Handbuch Faserverbundkunststoffe/Composites: Grundlagen, Verarbeitung, Anwendungen |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2014 |ISBN=978-3-658-02755-1 |Online=https://books.google.at/books?id=mnskBAAAQBAJ&pg=PA134}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| > 8 || fest
|-
| [[Emaille]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dueker.de/fileadmin/download/PR/04_TechEmail/TE_Email_Technik_D_Stand_04_09.pdf |titel=physikalische Eigenschaften des Emails |seiten=3 |format=PDF |abruf=2017-04-09 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20170409201010/https://www.dueker.de/fileadmin/download/PR/04_TechEmail/TE_Email_Technik_D_Stand_04_09.pdf |archiv-datum=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 20 – 30 || fest
|-
| [[Quarzglas]]<ref>{{Internetquelle |url=http://www.qsil.com/fileadmin/user_upload/pdf_Dateien/Materialien_und_Produkte/QSILilmasilPI_d.pdf |titel=Materialspezifikation Quarzglas ilmasil PI |seiten=3 |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 25 – 40 || fest
|-
| [[Borosilikatglas]]<ref>{{Internetquelle |url=http://www.vdg-ev.org/technik/kataloge/schott/borofloat.pdf |titel=Borosilicat-Floatglas von Schott |seiten=27 |format=PDF |archiv-url=https://web.archive.org/web/20170409202239/http://www.vdg-ev.org/technik/kataloge/schott/borofloat.pdf |archiv-datum=2017-04-09 |offline=1 |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 30 || fest
|-
| [[Aluminiumoxid]] (rein)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.pgo-online.com/de/katalog/al2o3.html |titel=Al2O3 Aluminiumoxid, technische Hochleistungskeramik |sprache=de |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 17 || fest
|-
| [[Polycarbonate|Polycarbonat]] (PC)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.distrelec.at/Web/Downloads/ta/_d/uuPC_Data_D.pdf?mime=application%2Fpdf |titel=PC Polycarbonat – Technisches Datenblatt |seiten=1 |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center" | 30 || fest
|-
| [[Polyester]] (glasfaserverstärkt)<ref>{{Internetquelle |url=http://www.schupp.ch/de/katalog_de_pdf/ZHGF_GFK_Profile.pdf |titel=Glasfaserverstärkte GFK-Profile aus Polyester |seiten=2 |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 12 – 50 || fest
|-
| [[Polyethylenterephthalat]] (PET)<ref>{{Internetquelle |url=http://www.gruenberg-kunststoffe.de/wp-content/uploads/2015/12/PET-Werkstoffkennwerte.pdf |titel=Werkstoffkennwerte PET (Polyethylenterephthalat) |hrsg=Grünberg Kunststoffe GmbH |seiten=1 |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.rct-online.de/de/HmswGlossar/detail/id/29 |titel=PET – Polyethylenterephthalat (Mylar®) |hrsg=Reichelt Chemietechnik |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center" | 20 – 25 || fest
|-
| [[Polymethylmethacrylat]] (Acryl-/Plexiglas)<ref>{{Internetquelle |url=http://wettlinger.at/wp-content/uploads/2015/12/PMMAPlatten1115e.pdf |titel=Platten aus PMMA – Acrylglas – Plexiglas |seiten=2 |format=PDF |abruf=2017-04-09 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160820002510/http://wettlinger.at/wp-content/uploads/2015/12/PMMAPlatten1115e.pdf |archiv-datum=2016-08-20}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 30 || fest
|-
|[[Polyoxymethylen]] (POM, in Trafoöl)<ref>{{Internetquelle |url=http://www.liedtke-kunststofftechnik.de/Werkstoffdatenblaetter/Werkstoffdatenblatt%20POM.pdf |titel=Werkstoffdatenblatt POM |hrsg=Liedtke Kunststofftechnik |format=PDF |sprache=de |abruf=2018-03-20}}</ref> || style="text-align:center" | 1 ||style="text-align:center"| 40 || fest
|-
| [[FR4]] (glasfaserverstärkter Kunststoff)<ref>{{Internetquelle |url=https://media.rotek.at/a000/000/270/000000270_V000000_DAB_HIG_00_RT_A_de.pdf |titel=Glasfaser-Hartgewebe HGW2372.1 (FR4-HF) |seiten=1 |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 13 || fest
|-
| [[Polypropylen]] (PP)<ref>{{Internetquelle |url=https://materialarchiv.ch/de/ma:material_13/?type=all&n=TechnischeEigenschaften |titel=Polypropylen |werk=Material Archiv |sprache=de |abruf=2025-01-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center" | 45 || fest
|-
| [[Polystyrol]] (PS)<ref>{{Literatur |Autor=Helmut Ohlinger |Titel=Polystyrol: Erster Teil: Herstellungsverfahren und Eigenschaften der Produkte |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-87890-9 |Online=https://books.google.at/books?id=Tm_PBgAAQBAJ&pg=PA110}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 || style="text-align:center" | 20 – 55 || fest
|-
| [[FR2]] (Hartpapier)<ref>{{Internetquelle |url=https://media.rotek.at/aalg/werkstoffe/kunststoffe/Hartpapier-HP2061-Datenblatt-Rotek-de.pdf |titel=Rotek Hartpapier HP 2061 (Pertinax) |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.materialdatacenter.com/ms/de/tradenames/RTP/RTP+Company/RTP+PP+FR2/81a9b5b2/2140 |titel=Datenblatt RTP PP FR2 |werk=Material Data Center |hrsg=M-Base Engineering + Software GmbH |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| > 5 kurzfristig: 19,7
| fest
|-
| [[Polyvinylchlorid]] (PVC)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.senova.com/de/pim/datasheet?id=material_3154 |titel=senodur® PVC Glas – technische Eigenschaften |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center" | 30 || fest
|-
| [[Polytetrafluorethylen]] (PTFE)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.bearingworks.com/uploaded-assets/pdfs/retainers/ptfe-datasheet.pdf |titel=(PTFE) Polytetrafluoroethylene Datenblatt |format=PDF |abruf=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 18 – 105 || fest
|-
| [[Acrylnitril-Butadien-Styrol]]-[[Copolymer]]isat (ABS)<ref>{{Internetquelle |url=http://www.martignoni.ch/fileadmin/user_upload/deutsch/datenblaetter/abs.pdf |titel=Acrylnitril-Butadien-Styrol – Copolymerisate (ABS) Datenblatt |format=PDF |abruf=2017-04-09 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20170410050420/http://www.martignoni.ch/fileadmin/user_upload/deutsch/datenblaetter/abs.pdf |archiv-datum=2017-04-10}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 24 – 40 || fest
|-
| [[Polyoxymethylen]]<ref>{{Internetquelle |url=http://www.centroplast.de/fileadmin/user_upload/centroplast_zulassungen_eigenschaften_durchschlagsfestigkeit.pdf |titel=Elektr. Durchschlagfestigkeit von Materialien |format=PDF |abruf=2017-04-09 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20170409200849/http://www.centroplast.de/fileadmin/user_upload/centroplast_zulassungen_eigenschaften_durchschlagsfestigkeit.pdf |archiv-datum=2017-04-09}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| > 20 || fest
|-
|[[Neopren]]e<ref name="CRC2">''[[CRC Handbook of Chemistry and Physics]]''</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 15,7 – 26,7 || fest
|-
| [[Glimmer]]<ref>{{Literatur |Autor=Willy Pockrandt |Titel=Mechanische Technologie für Maschinentechniker: Spanlose Formung |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-642-99131-8 |Online=https://books.google.at/books?id=IKetBgAAQBAJ&pg=PA33}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| ≤ 60 || fest
|-
|[[Diamant]]<ref>{{Internetquelle|url=https://www.researchgate.net/publication/267937297_Electronic_Properties_of_Diamond|titel=Electronic properties of diamond|abruf=2013-08-10|hrsg=el.angstrom.uu.se|archiv-url=|archiv-datum=}}</ref> ||style="text-align:center"| 1 ||style="text-align:center"| 2000 || fest
|}

=== Durchschlagfestigkeit von Luft ===

Die [[Durchschlagspannung]] <math>U_\mathrm {d,Luft}</math> in der Einheit kV von Luft kann in vielen Fällen für Gleichspannung im Bereich <math display="inline">1\,\mathrm{mm} < s < 1\,\mathrm{m}</math> mit folgender, aus dem [[Paschen-Gesetz]] abgeleiteter empirischer Gleichung angenähert werden:<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Jane Lehr, Pralhad Ron |Titel=Electrical Breakdown in Gases |Sammelwerk=Foundations of Pulsed Power Technology |Verlag=John Wiley & Sons, Inc. |Datum=2017 |ISBN=978-1-118-88650-2 |Seiten=369–438 |DOI=10.1002/9781118886502.ch8}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=F.M. Bruce |Titel=Calibration of uniform-field spark-gaps for high-voltage measurement at power frequencies |Sammelwerk=Journal of the Institution of Electrical Engineers – Part II: Power Engineering |Band=94 |Nummer=38 |Datum= |Seiten=138–149 |Online=https://www.crossref.org/iPage?doi=10.1049%2Fji-2.1947.0052 |Abruf=2017-09-14 |DOI=10.1049/ji-2.1947.0052}}</ref>

:<math>U_\mathrm {d,Luft} \approx 2422\;\mathrm{kV} \cdot \frac{s}{1\,\mathrm{m}}\frac{p}{1{,}013\,\mathrm{bar}}\frac{293\,\mathrm{K}}{T} + 60{,}8\,\mathrm{kV} \cdot \sqrt{\frac{s}{1\,\mathrm{m}}\frac{p}{1{,}013\,\mathrm{bar}}\frac{293\,\mathrm{K}}{T}}</math>

Mit dem Luftdruck <math>p</math> in der Einheit [[Bar (Einheit)|Bar]], der Temperatur <math>T</math> in [[Kelvin]] und der Schlagweite <math>s</math> in Meter.

Voraussetzung ist ein halbwegs homogenes Feld (Kugelelektroden, also keine [[Feldemission]] von Elektronen, [[Ausnutzungsfaktor nach Schwaiger|Homogenitätsgrad]] > 0,2) sowie die Abwesenheit von [[Ionisierende Strahlung|ionisierender Strahlung]].

Für eine Schlagweite von beispielsweise 0,01 m bzw. 1 cm ergibt sich bei [[Normaldruck]] und 293 K bzw. 19,85 °C eine Durchschlagspannung von 30,3 kV, also eine Durchschlagfestigkeit von 3 kV/mm.

Liegt bei einem Luftdruck von 1,013 bar sowie einer Temperatur von 20 °C ein homogenes elektrisches Feld vor, so können für Schlagweiten zwischen 1 und 10 cm überdies folgende Näherungsgleichungen verwendet werden<ref>{{Internetquelle |url=https://www.mikrocontroller.net/attachment/276777/hst_v_09.pdf |titel=Volker Hinrichsen: ''Vorlesungsreihe Hochspannungstechnik'' (TU Darmstadt 2009/10). |format=PDF |abruf=2021-05-27}}</ref>:

:<math>E_\mathrm {d,Luft} \approx C_1 + \frac{C_2}{\sqrt{s}}</math>   bzw.   <math>U_\mathrm {d,Luft} = E_\mathrm {d,Luft} \cdot s \approx C_1 \cdot s + C_2 \cdot \sqrt{s}</math>,

:mit   <math>C_1 = 24,36 \, \tfrac{kV}{cm}</math>   und   <math>C_2 = 6,72 \, \tfrac{kV}{\sqrt{cm}}</math>.

Bei Luftisolation nennt man den Elektrodenabstand ''Luftstrecke''. Zur sicheren Isolation muss diese hinreichend groß gegenüber dem sich aus der Durchschlagfestigkeit ergebenden Wert sein. Siehe hierzu auch [[Funkenstrecke]].

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4150895-6}}

[[Kategorie:Elektrostatik]]
[[Kategorie:Festkörperphysik]]
[[Kategorie:Werkstoffeigenschaft]]

Durchschlagfestigkeit - Versionsgeschichte

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