Kondensator
Ein Kondensator ist eine Vorrichtung, mit deren Hilfe elektrische Ladungen verdichtet und gespeichert werden können.
Das wichtigste Bauelement aller Kondensatoren sind zwei voneinander isolierte Metallplatten. Wird zwischen diesen Metallplatten eine elektrische Spannung angelegt, dann sammeln sich auf ihren Oberflächen getrennt voneinander positive und negative Ladungen an. Zwischen den Platten baut sich dabei ein elektrisches Feld auf, in dem Feldenergie gespeichert ist. Bei genauer Betrachtung sind Kondensatoren also nicht nur Ladungsspeicher, sondern auch Energiespeicher.
Die Speicherfähigkeit eines Kondensators für Ladungen wird durch seine Kapazität angegeben.
Arbeit mit Kondensatoren
Je nach Kapazität eines Kondensators können auf ihm teilweise beträchtliche Ladungsmengen gespeichert sein. Insbesondere von größeren Kondensatoren, die für Demonstrationszwecke im Unterricht genutzt werden, geht daher im aufgeladenen Zustand eine gewisse Gefahr aus. Berührt man die Plattenflächen eines solchen Kondensators, fließen kurzzeitig hohe Entladungsströme. Außerdem erreicht die Spannung zwischen den Kondensatorplatten mitunter beträchtliche Werte. Deshalb gilt:
Berühre niemals die Anschlüsse eines Kondensators, wenn du nicht sicher bist, ob er sich noch im aufgeladenen Zustand befindet!
Bauformen von Kondensatoren
Plattenkondensatoren: Der einfachste Kondensator besteht aus zwei voneinander getrennten, ebenen und gleich großen Metallplatten, die parallel zueinander angeordnet sind. Diese Bauform ist besonders leicht zu überblicken und wird daher für viele Demonstrationsexperimente im Schulunterricht genutzt. Für die Kapazität eines Plattenkondensators gilt: Ist A die Fläche einer Platte und d der Abstand zwischen beiden Kondensatorplatten, dann beträgt die Kapazität:
(: elektrische Feldkonstante,
: Dielektrizitätskonstante)
Für die Kapazität gilt bei beliebigen Kondensatoren auch die Gleichung:
Kugelkondensatoren: Ein Kugelkondensator besteht aus zwei konzentrisch angeordneten Kugeln. Er findet vor allem in Großbauweise zur Speicherung größerer Ladungsmengen Anwendung.
Papierkondensatoren oder Folienkondensatoren:
Um Kondensatoren mit möglichst kleinen Abmessungen zu bauen, ersetzt man die stabilen Metallplatten durch dünne und biegsame Metallstreifen. Zwischen zwei Metallstreifen wird eine isolierende Schicht aus Papier oder Folie gelegt und die gesamte Schicht anschließend zusammengerollt. Deshalb nennt man solche Kondensatoren häufig auch Wickelkondensatoren. Sie haben trotz ihrer kompakten Bauweise recht hohe Kapazitäten, denn die verbaute Metallfläche ist relativ groß, der Abstand zwischen den Platten hingegen sehr klein. Außerdem wirkt der dielektrische Stoff der Zwischenlage () ebenfalls kapazitätssteigernd.
Wickelkondensator: Zwischen zwei dünnen Metallstreifen befindet sich ein Isolator.
Kondensator - Wickelkondensator
Lothar Meyer, Potsdam
Keramikkondensatoren: Zur Herstellung von Keramikkondensatoren dampft man auf eine keramische Isolierschicht zwei leitende Schichten auf. Keramikkondensatoren finden in vielen elektronischen Baugruppe Anwendung.
Keramikkondensatoren mit unterschiedlicher Kapazität
Kondensatoren - Keramikkondensatoren
L. Meyer, Potsdam
Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität: Für viele technische Anwendungen benötigt man Kondensatoren, deren Kapazität regulierbar ist. Das bekannteste Beispiel ist der elektrische Schwingkreis im Empfangsteil eines Radios, den man auf die Frequenz des Senders abstimmt, indem die Kapazität des Kondensators verändert wird.
Eine häufige Bauform für Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität ist der Drehkondensator.
Drehkondensatoren bestehen aus einem festen und einem drehbar gelagerten Plattensatz. Mithilfe einer Regulierungsschraube kann man den beweglichen Plattensatz zwischen die unbeweglichen Platten schieben. Die Kapazität des Drehkondensators erhöht sich dabei, denn Ladungs- und Feldspeicherung erfolgen im Wesentlichen nur in demjenigen Teil des Kondensators, in dem sich die Platten direkt gegenüberstehen.
Kondensator mit veränderbarer Kapazität (Drehkondensator)
Kondensator - Drehkondensator
Lothar Meyer, Potsdam
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