Kondensator

Ein Kondensator ist ein elektrisches Bauelement zur Speicherung von Energie in einem elektrischen Feld. Im einfachsten Fall besteht er aus zwei einander gegenüberstehenden Metallplatten mit einem dazwischenliegenden Luftspalt. Werden die Platten mit jeweils einem Pol einer Stromquelle verbunden, so fließt ein mit der Zeit exponentiell abnehmender elektrischer Strom. Dabei wird eine Platte positiv, die andere negativ geladen. Die Ladung eines Kondensators bleibt erhalten, wenn er von der Stromquelle getrennt wird.

In der praktischen Ausführung wird das Prinzip der gegenüberliegenden Platten in vielfacher Abwandlung, beispielsweise als aufgewickelte Folien mit zwischenliegenden Isolatormaterialien ("Dielektrikum") ausgeführt, um eine möglichst kleine Bauweise zu erreichen. Die "Kapazität" eines Kondensators ist sein wesentlichstes Merkmal und stellt ein Maß für die Ladung dar, die er bei einer bestimmten angelegten Spannung speichern kann. Kondensatoren werden in elektrischen Schaltungen für vielfältige Zwecke verwendet.

Neben dem Kondensator als "diskretes Bauelement" haben zahlreiche andere Gegenstände oder Einrichtungen unserer Umwelt Kondensator-Eigenschaften. So sind beispielsweise Seekabel mit ihren zwei (oder mehr) metallischen Leitern zwar keine Kondensatoren, wirken aber wegen ihrer gewaltigen Ausdehnung wie solche. Beim früher üblichen Gleichstrombetrieb in der Telegrafie musste sich bei jedem Impuls zunächst die durch die Länge aufsummierte Oberfläche der Kabelleiter aufladen, bevor am anderen Ende das Signal erscheinen konnte. Die Geschwindigkeit des Telegrafierens wurde dadurch wesentlich vermindert.

Eine häufige Anwendung von Kondensatoren ist die Zeitverzögerung oder Zeitschaltung. Im einfachsten und anschaulichsten Fall liefert hier ein geladener Kondensator nach dem Abschalten der Energiezufuhr noch eine Zeit lang elektrischen Strom, so dass die endgültige Beendigung der Schaltungsfunktion hinausgeschoben oder kurzzeitige Spannungsausfälle überbrückt werden.

Ein weiterer Bereich ist die Gleichrichtung von Wechselstrom, hier wird neben dem Gleichrichter ein Kondensator eingesetzt um den zunächst "welligen" Spannungsverlauf des Gleichstroms zu "glätten". Der Kondensator fängt bildhaft ausgedrückt Spannungsüberschüsse auf und gibt sie in den "Senken" des Spannungsverlaufs wieder ab.

In einen Kondensator fließt bei angelegter Spannung solange Strom, bis die Platten elektrisch aufgeladen sind und keine weitere Ladung annehmen. Dies tritt ein, wenn die Kondensatorspannung U(t) genauso groß wie die angelegte Spannung Uq ist. Die eine Platte ist dann elektrisch positiv, die andere negativ geladen. Auf der negativ geladenen Seite herrscht ein Elektronenüberschuss.

Verbindet man die Platten eines geladenen Kondensators über einen Draht oder einen elektrischen Verbraucher (Lampe, Widerstand), so gleichen sich die Ladungen der Platten aus. Es fließt solange Strom, bis beide Platten wieder elektrisch neutral sind.



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