Kondensator

Ein Kondensator ist ein Bauelement aus der Elektrotechnik zur Speicherung elektrischer Energie bzw. elektrischer Ladung. Mehr Informationen zum Kondensator erhaltet ihr im nun folgenden Artikel.

Eines vorweg: Alle, die noch nicht Wissen was Strom, Spannung und Widerstand ist oder das Ohmsche Gesetz noch nicht kennen, sollten sich erst einmal die folgenden Artikel durchlesen. Ansonsten wird es schwierig dem weiteren Artikel noch zu folgen.

• Elektrotechnik: Elektrische Ladung
• Elektrotechnik: Strom, Spannung und Widerstand
• Elektrotechnik: Das Ohmsche Gesetz

Was ist ein Kondensator?

Ein Kondensator ist ein Bauelement aus der Elektrotechnik. In diesem kann elektrische Ladung bzw. elektrische Energie gespeichert werden. Ein Kondensator besteht aus zwei leitenden Schichten, die durch einen Isolator voneinander getrennt sind. Der so genannte Plattenkondensator stellt eine einfache Bauform des Kondensators dar. Dieser besteht aus einem Paar voneinander isolierter Metallplatten, die mit je einem Pol einer Spannungsquelle verbunden sind. Zeichnet man eine elektronische Schaltung auf, sieht das Schaltzeichen des Kondensators wie folgt aus:

Wofür benötigt man einen Kondensator?

Jetzt stellt sich natürlich noch die Frage: Wofür benötigt man einen Kondensator? Hier einige Anwendungsgebiete (welche jedoch das Wissen der Elektrotechnik in der Schule zum Großteil weit übersteigen werden):

• Als Energiespeicher, um einen Verbraucher mit Energie zu beliefern. Beispiel: Ein Akku muss an einem System gewechselt werden. Um den Spannungsausfall während des Wechsels zu überbrücken, wird ein vorher aufgeladener Kondensator während des Wechsels entladen.
• Als Blindwiderstände bzw. frequenzabhängige Widerstände. Dieses Wissen hilft beim Aufbau von analogen Filtern um störende Frequenzanteile zu dämpfen.
• Spezielle Bauformen von Kondensatoren können als Sensoren verwendet werden, welche bei der Überwachung von Prozessen und Anlagen eingesetzt werden können.

Kondensator berechnen mit Formeln

Wir haben nun bereits kennen gelernt, dass ein Kondensator Energie speichern kann. Jetzt stellt sich natürlich die Frage: Wie viel Ladung ein entsprechender Kondensator aufnehmen kann. Aus diesem Grund wurde die physikalische Größe Farad - kurz F - eingeführt.
Merke: Die Kapazität eines Kondensators gibt an, wie viel elektrische Ladung ein Kondensator bei einer Spannung von 1 Volt speichern kann.

Weiter oben im Artikel haben wir bereits auf grundlegende Artikel zu Ladung, Strom, Spannung, Widerstand etc. verwiesen. Solltet ihr diese Begriffe noch nicht kennen, lest diese bitte nach. Denn mit diesen sind die folgenden formelmäßigen Zusammenhänge zu verstehen:

Es folgen noch zwei weitere Formeln, um Ladung (Q), Strom (I), Zeit (t) und Spannung (U) zu berechnen:

Formel Plattenkondensator

Im Physik-Unterricht der Schule berechnen Lehrer gerne die Kapazität eines Plattenkondensators. Aus diesem Grund möchten wir auch die entsprechende Formel einmal näher betrachten. Wichtig: Die Formel gilt nur für den Plattenkondensator. Für andere Bauformen müssen auch andere Formeln verwendet werden.

Anmerkungen:

• ε₀ ist eine Konstante mit ε₀ = 8.854 · 10^-12 As / Vm
• ε_R ist vom Medium abhängig (Luft, Papier, Glas). Der Wert wird Tabellen entnommen.

Plattenkondensator Beispiel:

Wir möchten die Kapazität eines Plattenkondensators berechnen. Dieser hat eine Fläche von 0.0001m², der Plattenabstand beträgt 0.2mm. Das Medium ist Luft (ε_R = 1).

Links:

• Übungen: Kondensator
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