Karteikarten - alle Themen
Die 4 wichtigsten Themen
Die 2 unwichtigeren Themen
Aufgaben Niveau Level 2 - mittelschwer
Aufgaben Niveau Level 3 - schwer
Zusatzwissen/-Lektionen

Kondensator

Ein Kondensator ist ein elektrisches Bauelement zum Speichern von Energie bzw. Ladungen. Eine schematische Skizze lässt sich in Abbildung \ref{fig:Kondensator_Schematisch} finden. Es besteht aus zwei, durch ein Dielektrikum voneinander getrennten, Elektroden. Eine Elektrode kann jedes leitende Material sein, während das Dielektrikum ein nicht leitendes Material sein muss (jeder Isolator geht, wie z.B. Luft oder Plastik). Schließt man einen Kondensator an eine Spannungsquelle an so sammeln sich langsam Ladungen auf ihm, bis er seine maximale Speicherfähigkeit erreicht. Schaltet man die Spannungsquelle wieder ab flißen die Ladungen wieder ab. Dies kann zum kurzfristigen Speichern von Energie verwendet werden. Zum Beispiel nutzt man es in Fahrraddynamos, damit wenn man zum Beispiel an einer Ampel anhält, nicht sofort das Licht ausgeht.

Bild Kondensator

Wie viel Ladung auf einem Kondensator gespeichert werden kann, gibt die Kapazität an. Bei einem Plattenkondensator, dessen Elektroden die Fläche A und einen Abstand d zu einander haben, gilt:
\begin{equation*}
C = \epsilon_0 \epsilon_r \frac{A}{d}
\end{equation*}
\(\epsilon_0\) ist die elektrische Feldkonstante. \(\epsilon_r\) ist die Permittivität des Dielektrikums, hierbei handelt es sich um eine Materialkonstante. Die Kapazität ist eine Baueigenschaft eines Kondensators und ändert sich nicht z.B. durch die angelegte Spannung.

Allgemein gilt für die Kapazität:
\begin{align*}
C &= \frac{Q}{U}\\
\end{align*}


Die Einheit der Kapazität ist das Farad (F) hierbei gilt \(  F = \frac{C}{V} \).


Wenn man diese Gleichung umstellt erhällt man \( Q = C \cdot U \). Diese Formel nennt man manchmal die ,,Kuh ist gleich Kuh” Formel. Mit ihr lässt sich für eine bekannte Kapazität berechnen wie viel Ladungen sich bei einer bestimmten Spannung auf dem Kondensator sammeln.


Für das elektrische Feld eines Plattenkondensators gilt:
\begin{equation*}
E = \frac{U}{d}
\end{equation*}


Dieses Feld verläuft von der positiv geladenen Platte des Plattenkondensators zur negativ geladenen. Es ist in guter Näherung an allen Stellen des Kondensators gleich groß.