Kondensator
Wichtige Begriffe des Kondensators:
Diëlektrikum (Isolator) | Sperrschicht im Kondensator |
Elektrische Feldlinien | siehe detailierte Erklärung |
Kapazität (C) |
Ist umso größer je größer die positiv geladene Plattenfläche (+) ist. |
Permittivität | ε = ε0 * εr |
Permittivitätszahl | εr (hängt vom Material ab) |
Elektrische Feldkonstante | ε0 ist eine Naturkonstante: 8,85418781... As/Vm |
Gleichstrom Widerstand | je größer die Spannung (U), desto größer der Widerstand(R) -> R = ∞ |
Wechselstrom Widerstand | ist Frequenzabhängig (hohe Frequenz -> geringer Widerstand, niedrige Frequenz -> hoher Widerstand |
Berechnung der Ladungsmenge (Q)
oder ...
Berechnung der Kapazität (C)
Plattenkondensator:
Kugelkondensator:
Berechnung der Feldstärke (E):
Plattenkondensator:
U = Spannung in Volt
d = Abstand der Platten
Kugelkondensator:
Q = Gesamtladungsmenge
ε0 = elektrische Feldkonstante
εr = relative Permittivität des Materials
Berechnung der Kraft (F):
E = elektrische Feldstärke
Q = Gesamtladungsmenge
Berechnung der elektrischen Energie (W):
C = Kapazität
U = Spannung
Kondensator in Serienschaltung:
QGesamt = Q1 = Q2 (QGesamt = Kondensator mit kleinster Kapazität)
CGesamt = 1 / (1/C1 + 1/C2)
Kondensator in Parallelschaltung:
QGesamt = Q1 + Q2
CGesamt = C1 + C2
Zeitkonstante (τ):
τ = R * C
Lade- / Entladevorgang:
(Bild Ladekurve)
(Bild Entladekurve)
Beispiele
Berechne den Abstand der Platten des Kondensators:
Gegeben:
Berechnung:
Berechne die Kapazität des Kondensators:
Gegeben:
Berechnung:
Wie ändert sich die Kapazität des Kondensators wenn der Abstand von 5mm auf 3mm verringert wird?
Gegeben:
Berechnung:
Berechne das elektrische Feld (E) zwischen den Platten:
Gegeben:
Berechnung:
Berechne die Permittivität des Kondensators:
Gegeben:
Berechnung: