Verlustfaktor
![](bilder/Kondensator_Zeigerdiagramm-1.png)
Darstellung des Verlustwinkels δ und der Impedanz Z als Zeigerdiagramm in der komplexen Ebene (unten)
Der Verlustfaktor (engl.: dissipation
factor, abgekürzt DF) beschreibt bei physikalischen
Schwingungen
unterschiedlicher Natur das Verhältnis des verlustbehafteten Realteils
zum verlustfreien Imaginärteil
einer komplexen
Größe. Der Verlustfaktor ist gleich dem Tangens
des Verlustwinkels
zwischen der komplexen Größe und ihrem Imaginärteil. Praktische Anwendung findet
er unter anderem in der Elektrotechnik
und der Rheologie.
Anwendungen
Elektrische Bauelemente
Der Verlustfaktor gibt an, wie groß die Verluste in elektrischen Bauteilen wie Drosseln und Kondensatoren oder bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materie (z.B. Luft) sind. Mit „Verlust“ ist hierbei die Energie gemeint, die elektrisch oder elektromagnetisch umgewandelt wird und sich beispielsweise in Wärme umwandelt (Dissipation). Durch diese Verluste wird die elektromagnetische Welle gedämpft.
Zur genaueren Darstellung des Verlustfaktors wird ein Kondensator betrachtet,
der an eine Spannungsquelle
mit sinusförmigem
Spannungsverlauf über der Zeit angeschlossen ist. An einem solchen Kondensator
tritt eine Phasenverschiebung
zwischen Spannung
und Strom
auf: Ein idealer Kondensator, der keinerlei Verluste aufweist, hat eine
Phasenverschiebung von
(Bogenmaß).
Bei einem realen Kondensator, der Verluste hat, ist die Phasenverschiebung
um den Verlustwinkel
kleiner als
:
Gemäß der komplexen Wechselstromrechnung in der Elektrotechnik ist der Verlustfaktor definiert als Tangens dieses Verlustwinkels:
Schwingkreis
Als Verlustfaktor d (Dämpfung; auf Englisch dissipation factor DF) wird auch der Kehrwert des Gütefaktors Q bei Schwingkreisen und Filtern bezeichnet:
.
Materialdämpfung
Bei der inneren Dämpfung von Materialien bezeichnet der Verlustfaktor µ die Fähigkeit des Materials, Vibrationen und Körperschall zu dämpfen. Von Relevanz ist dies etwa im Fahrzeug- und Maschinenbau sowie in der Bauakustik und Baudynamik.
Rheologie
In der Rheologie bezeichnet der
Verlustfaktor
das Verhältnis zwischen Verlustmodul
(Imaginärteil) und Speichermodul
(Realteil):
- je höher der Verlustfaktor, desto mehr nähert sich das Verhalten einer Probe dem einer ideal-viskosen Flüssigkeit mit newtonschem Fließverhalten an
- (Beispiel Wasser: Speichermodul
)
- je niedriger der Verlustfaktor, desto mehr entspricht das Verhalten einer Probe dem eines ideal-elastischen Festkörpers
- (Beispiel Stahl: Verlustmodul
).
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 26.05. 2022