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. Größerer Abstand der Platten ---> kleinere Kapazität (C) Kapazität wird in Farad angegeben: F = C/V oder As/V
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: