Der Kondensator

I. Definition: Kondensator

Kondensatoren sind Bauelemente zum Speichern von elektrischen Ladungen. Sie bestehen aus zwei gegeneinander isolierten Leitern, die im geladenen Zustand ungleichnamige, aber betragsgleiche elektrische Ladungen tragen. Infolge der Ladungstragerverteilung besteht zwischen den Leitern ein elektrisches Feld. Die zum Laden der Leiter aufzuwendende Arbeit wird als Energie des elektrischen Feldes im Kondensator gespeichert.

Das Dielektrikum ist der Stoff zwischen den Leitern, der diese gegeneinander isoliert. Er beeinflusst das elektrische Feld und die Speicherfahigkeit des Kondensators.

II. Aufbau eines Kondensators im Allgemeinen

? besteht aus zwei eng benachbarten Leitern

? beide Leiter werden entgegengesetzt elektrisch geladen

? auf Grund der gegenseitigen Anziehung der Platten kann bei gleicher Spannung eine grossere Ladungsmenge gebracht werden, als wenn die Platten einzeln stehen wurden

? Kondensator besitzt grossere Kapazitat

? zwischen den beiden leitenden Korpern befindet sich der Isolierstoff (Dielektrikum)

? das Dielektrikum hat eine bestimmte Durchschlagsfestigkeit

? dadurch wird die hochste Spannung, die an den Kondensator angelegt werden darf, festgelegt

Kondensatoren bestehen aus zwei Metallfolien oder Metallplatten, die durch eine Isolationsschicht (Dielektrikum) voneinander getrennt sind.

Dennoch sind sie in ihrer Aufnahmefahigkeit begrenzt. Sie sperren Gleichstrom, aber sind sehr gute Leiter fur Wechselstromschaltungen. Diese Eigenschaft kann zum Schutz bestimmter Teile einer Schaltung vor Gleichstrom nutzlich sein.

III. Die Vielfalt von Kondensatoren

? Allgemein unterscheidet man zwischen: Keramikkondensatoren, Elektrolytkondensatoren und Folien-bzw. Wickelkondensatoren

? Blockkondensator

? Trager der Ladung sind zwei Metalfolien, die durch das Dielektrikum getrennt sind

? Keramikkondensator

? auf einem Keramikrohrchen sind innen und aussen aufgetragene Metallbelage

? der keramische Stoff bildet das Dielektrikum

? Drehkondensator

? das Dielektrikum ist die Luft

? die Ladungen werden auf zwei Metallplattensatzen gespeichert

? durch Ineinanderdrehen der Plattensatze wird die wirksame Flache und damit die Kapazitat des Kondensators vergrossert

? Plattenkondensator

? einfachste Form des Kondensators

? zwei Platten sind parallel zu einander aufgebaut

? zwischen den Platten kann ein homogenes elektrisches Feld aufgebaut werden

? Allgemein unterscheidet man zwischen: Wickel-, Scheiben-, Rohr- und Zylinderkondensatoren

? das Dielektrikum wird unterschieden in: Papier-, Ol-, Keramik-, Kunststoff-, Luft- und Elektrolytdielektrikum

IV. Beschreibung von zwei unterschiedlichen Kondensatoren

Aluminium- Elektrolytkondensator:

? eine Aluminiumfolie wird von einer Oxidschicht uberzogen

? Oxidschicht = Dielektrikum

? hat auch bei einer geringen Dicke eine hohe Spannungsfestigkeit

? Aluminiumfolie = erster Kondensatorbelag

? das Elektrolyt (eine elektrisch, leitende Flussigkeit) ist der zweite Kondensatorbelag

? um die Kapazitat zu erhohen, wird die Aluminiumfolie aufgeraut

? Kapazitat hat dann aber eine Toleranz von - 20% bis + 100%

? muss gepolt betrieben werden

? Aluminiumfolie ist der positive Pol, das Elektrolyt der negative Pol

? wird der Kondensator uber 2 V falsch herumgepolt, baut sich die Oxidschicht ab

? das Elektrolyt erwarmt sich, es kommt zur Gasbildung und schlussendlich zur Explosion

? Anwendung: Ladekondensator im Gleichstromkreis und zur Entkoppelung elektronischer Baugruppen

? Vorteile gegenuber dem Elekrolytkondensator aus Aluminium: 1) dunne Oxidschicht, 4 nm bis 500 nm 2) hohere Dielektrizitatszahl, e r= 30 3) durch Aufrauhung erhoht sich die Kapazitat um den Faktor 40 4) geringer Reststrom