Der Kondensator
Ein einfacher Platten-Kondensator besteht aus zwei zueinander parallelen elektrisch leitenden Platten. Zwischen ihnen befindet sich häufig nicht nur Luft, sondern andere Materialien, die man dann "Dielektrikum" nennt. Die Platten kann man elektrisch laden.
Zwei Aspekte sind für uns interessant:
- Das homogene Feld des Kondensators
Dieser Aspekt spielt bei vielen theoretischen Überlegungen eine große Rolle. Für das magnetische Feld betrachtet man das Feld einer Spule.
Ist der Plattenabstand gegenüber der Plattengröße klein, so kann man annehmen, dass sich nur zwischen den Platten ein elektrisches Feld befindet und ausserhalb keines. Dieses Feld ist dann in Richtung und Stärke homogen.
So kann man den Energiegehalt des elektrischen Feldes untersuchen und auch Aussagen über das Verhalten von Materie im elektrischen Feld machen.
- Der Kondensator als Ladungs- und Energiespeicher
In elektrischen Schaltungen befinden sich häufig Kondensatoren verschiedenster Bauart. Sie haben die Aufgabe Ladung und damit auch zu speichern. Man findet sie z.B. in Fahrradstandlichtern oder in elektrischen Schwingkreisen aller Art. In der Wechselstromtechnik spielen sie eine große Rolle, ähnlich wie ein ohmscher Widerstand.
Dieser Platten-Kondensator wurde mit einer Spannung von 3,5kV geladen.
Im Feldlinienbild sieht man die Inhomogenität des el. Feldes an den Rändern des Kondensators
Verschiedene Bauformen von Kondensatoren.
Der Kondensator als Ladungs- und Energiespeicher
Vergleich mit einem aufgepumpten Fahrradreifen
| Fahrradreifen | Kondensator |
|---|---|
| speichert Luft | speichert el. Ladung |
| Druckenergie der Luft | el. Energie des Feldes |
| Luftdruck | el. Potential |
| Druckunterschied | Spannung |
Die U-Q-Kennlinie und die Kapazität eines Kondensators
Beim Laden eines Kondensators nimmt nicht nur die Ladungsmenge auf den Platten zu, sondern auch die Spannung zwischen den Platten. Das entspricht der Zunahme der Druckdifferenz beim Aufpumpen eines Reifens oder Luftballons.
Trägt man die Spannung über der Ladung einer Platte auf, so erhält man eine U-Q-Kennlinie.
Links
- Wikipedia: Kondensator (Elektrotechnik)
- Messung des p(V)-Diagramms eines Luftballons (Mario Brauer, Sächsischer Bildungsserver )
