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1.2.6 Der Kondensator

Erstellt ab Herbst 2004

Ein Kondensator besteht im einfachsten Falle aus zwei leitenden Platten, die sich mit geringem Abstand gegenüberstehen. Die Platten sind durch eine Isolierschicht voneinander getrennt.



Legt man nun an den Kondensator eine Gleichspannung an, so fließt im ersten Moment ein sehr großer Strom, der fast den Kurzschluss-Strom erreichen kann. Ein ungeladener Kondensator stellt somit im ersten Augenblick einen Kurzschluss für die Spannungsquelle dar.

Dann lädt sich der Kondensator erst schnell und dann immer langsamer auf, bis er schließlich voll geladen ist und kein Strom mehr fließt. Nun wirkt der Kondensator für die Spannungsquelle wie ein Isolator.

Beim Entladen des Kondensators ist es ähnlich:

Schließt man an einen geladenen Kondensator einen Widerstand an, so fließt zunächst ein großer Strom, der dann immer kleiner wird, bis der Kondensator völlig entladen ist.

Als Kapazität eines Kondensators bezeichnet man das „Speichervolumen“ des Kondensators, das heißt, wie viele Elektronen er speichern kann oder wie viel Strom in ihn hineinfließen kann, bis er voll geladen ist.

Die Reihen- bzw. Parallelschaltung von Kondensatoren ergibt natürlich eine bestimmte Gesamtkapazität des resultierenden Kondensators:





Die Kapazität wird in „Farad“ angegeben und hat folgende technische Größen:

  • 1F (Farad)1 Farad
  • 1mF(Millifarad) ---; 0.001 Farad
  • 1µF(Mikrofarad) ---; 0,000.001 Farad
  • 1nF(Nanofarad) ---; 0,000.000.001 Farad
  • 1pF (Pikofarad) --- 0,000.000.000.001 Farad)

 

Eine gute Eselsbrücke ist folgendes „Gedicht“: „milli – mikro – nano – piko"


Das Formelzeichen für den Kondensator ist „C“ und in Schaltplänen wird er ebenfalls mit „C“ bezeichnet. Man schreibt also: „Der Kondensator C1 hat eine Kapazität von C= 0,22µF“.

Es gibt gepolte und ungepolte Kondensatoren. Zu den gepolten Kondensatoren zählen die Elektrolytkondensatoren.Diese Kondensatoren muss man unbedingt richtig herum polen, da sie sonst warm werden, platzen oder sogar explodieren können. Bei einem Elektrolytkondensator besteht die eine Platte aus einer leitenden Paste, dem Elektrolyten. Die Isolationsschicht zwischen den „Platten“ besteht aus einer Metalloxydschicht, die sich nur bei richtiger Polung aufbauen kann. Bei falscher Polung wird sie abgebaut und es entsteht dann ein gewöhnlicher Kurzschluss.

Auf dem Gehäuse des Kondensators ist aber immer ein Beinchen mit der entsprechenden Polarität gekennzeichnet, meist minus. Die Elektrolytkondensatoren haben den Vorteil einer sehr großen Kapazität bei sehr geringen Baugrößen.

Beispiele für verschiedene Kondensatoren:



Zu den ungepolten Kondensatoren gehören z.B. Styroflexkondensatoren. Sie bestehen aus aufgewickelten Metallfolien, die mit Polystyrol oder ähnlichen Materialien gegeneinander isoliert sind. Diese Kondensatoren kann man beliebig herum verwenden. Sie haben aber den Nachteil, dass sie nur relativ kleine Kapazitäten gegenüber der Baugröße aufweisen.

Alle Kondensatoren haben zudem Leckströme, die den Kondensator langsam entladen, wenn er von der Spannungsquelle entfernt wurde. Deshalb eignen sich normale Kondensatoren auch nicht als Batterie- oder Akkuersatz.

AnWechselspannung verhält sich der Kondensator ähnlich einem Widerstand, er erzeugt einen sogenannten Blindwiderstand, den man recht umfangreich berechnen muss.

Auf die Lade- und Entladekennlinien verzichten wir hier, das kommt hier vielleicht später noch einmal dazu, wenn dies jemand wünscht.





Eine Gefahr bilden Kondensatoren, die an das Stromnetz angeschlossen sind, denn wenn man das betreffende Gerät ausgeschaltet hat, können solche Kondensatoren noch eine ganze Weile gefährliche Netzspannung führen.

Deshalb steht auf vielen Geräten auch drauf:

„Bitte warten Sie einige Minuten, bevor Sie das Gehäuse öffnen, einzelne Bauteile können noch einige Minuten unter Spannung stehen“.


So kann es z.B. bei Blitzgeräten sein, dass der eingebaute Kondensatro mit seinen 2200µF noch lange Zeit mit mehreren hundert Volt aufgeladen ist. Da steckt dann eine ungeheure Enegrie drin, die tödlich sein kann.

 




Wer mag, kann ja einmal ausrechnen,
wieviel Joule in einem Kondensator gespeichert sind,
der 2200 µF hat und mit 500 Volt geladen ist.

Du wirst staunen, welche Energie da drin steckt.

 


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