Kondensator (Elektrotechnik)
Bauteil
Basiswissen
Ein Kondensator speichert elektrische Energie durch Ladungstrennung. Eine Besonderheit ist, dass der Kondesator die Energie schnell aufnehmen und schnell abgeben kann. Hier stehen weitere Erklärungen und Formeln
Definition
Ein Kondensator besteht aus zwei elektrisch leitfähigen Platten, die sehr nah zueinander angeordnet sind, sich aber nicht berühren. Oft ist der Raum zwischen den Platten mit einem elektrischen Isolator ausgefüllt (Dielektrikum). Bringt man auf die eine Platte elektrische positive Ladungen und auf die andere Platte elektrisch negative Ladung, dann ziehen sie sich gegenseitig an und halten sich somit gegenseitig auf den Platten fest. Zwischen den Platten entsteht dadurch ein (starkes) elektrisches Feld, in dem elektrische Energie gespeichert ist.
Mathematisch
- Kapazität: C
- Kapazität: C = Q/U
- Kapazität: C = ɛ₀·ɛᵣ·A/d
- Energieinhalt: E = ½·C·U²
- Mehr unter Kondensatorformeln ↗
Kapazitität
Einen Kondensator lädt man dadurch auf, dass man eine eletrische Gleichspannung anlegt. Eine der zwei Platten wird mit dem Pluspol verbunden, die andere Platte mit dem Minuspol. Die Spannung Der Pluspol zieht die Elektronen von einer Kondensatorplatte ab und "pumpt" sie über den Minuspol auf die anderen Kondensatorplatte. Je höher die angelegte Spannung, desto mehr getrennte Ladung kann ein Kondensator auf seinen Platten halten. Wie viel Coulomb Ladung Q man pro Volt angelegter Spannung U speichern kann nennt man C. Die Formel dazu ist: C=Q/U. Mehr dazu unter Kondensatorkapazität ↗
Energiespeicher
Die in einem Kondensator gespeicherte Energie ist im Vergleich zu einer Batterie eher niedrig. Der große Vorteil ist, dass die Energie sehr schnell freigegeben werden. Zudem sind Kondensatoren verhältnismäßig einfache Bauteile ohne verschleißanfälligen Chemismus. Die speicherbare Energiemenge berechnet sich zu E = C·U². Siehe auch Kondensatorformeln ↗
Ladevorgang
Legt man eine elektrische Spannung an die Platten an, werden Elektronen von der einen Platte auf die andere bewegt. Dadurch lädt sich die Platte am Minuspol negativ auf, die am Pluspol lädt sich durch das Elektronendefizit positiv. Am zeitlichen Anfang der Aufladung wechseln viele Elektronen pro Zeit von einer Platte zur anderen, der Ladestrom ist also hoch. Mit zunehmender Zeit wird der Strom immer kleiner, er geht mathematisch gesehen asymptotisch gegen Null. Die Spannung zwischen den Kondensatorplatten verhält sich dazu umgekehrt: sie ist am Anfang niedrig und strebt mit der Zeit asympotisch gegen den Wert der angelegten Spannung. Siehe auch Kondensatoraufladung ↗
Entladevorgang
Die Entladung erfolgt analog zur Ladung: am Anfang fließt einer hoher Entladestrom, der mit der Zeit asymptotisch gegen 0 geht. Gleichzeitig fällt die Spannung zwischen den Platten ebenfalls und asymptotisch auf 0 ab. Siehe auch Kondensatorentladung ↗
.png "zur Bildbeschreibung mit Autoren- und Urheberinfos")