Was ist ein Kondensator, und was ist Kapazität?
Was ist ein Kondensator?
Kondensatoren sind eines der drei grundlegenden elektronischen Bauteile, die die Grundlage eines Schaltkreises bilden – zusammen mit Widerständen und Spulen. Ein Kondensator in einem elektrischen Schaltkreis verhält sich als Ladungsspeicher. Er speichert die elektrische Ladung, wenn wir eine Spannung darauf anlegen, und gibt die gespeicherte Ladung dem Schaltkreis ab, wenn es erforderlich ist.
Die einfachste Bauweise eines Kondensators besteht aus zwei parallelen Leitern (in der Regel metallischen Platten), die durch ein Dielektrikum getrennt sind.
Wenn wir eine Spannungsquelle über den Kondensator anschließen, wird der Leiter (Kondensatorplatte), der an das positive Terminal der Quelle angeschlossen ist, positiv geladen, und der Leiter (Kondensatorplatte), der an das negative Terminal der Quelle angeschlossen ist, negativ geladen.
Aufgrund der Anwesenheit des Dielektrikums zwischen den Leitern kann idealerweise keine Ladung von einer Platte zur anderen wandern.
Es entsteht also ein Unterschied im Ladezustand zwischen diesen beiden Leitern (Platten). Daher tritt eine elektrische Spannungsdifferenz zwischen den Platten auf.
Die Ladungsakkumulation in den Kondensatorplatten erfolgt nicht sofort, sondern sie ändert sich allmählich.
Die Spannung, die über den Kondensator erscheint, steigt exponentiell, bis sie der des angeschlossenen Spannungsquellen entspricht.
Was ist Kapazität?
Wir verstehen nun, dass die Ladungsakkumulation in den Leitern (Platten) die Spannung oder Potentialdifferenz über dem Kondensator verursacht. Die Menge der in dem Kondensator akkumulierten Ladung, die für die Entwicklung einer bestimmten Spannung über dem Kondensator erforderlich ist, wird als die Ladungsspeicherkapazität des Kondensators bezeichnet.
Wir messen diese Ladungsakkumulationsfähigkeit eines Kondensators in einer Einheit namens Kapazität. Die Kapazität ist die Ladung, die in einem Kondensator gespeichert wird, um eine Spannungsdifferenz von 1 Volt zu erzeugen.
Es gibt daher eine direkte Beziehung zwischen der Ladung und der Spannung eines Kondensators. Die in dem Kondensator akkumulierte Ladung ist direkt proportional zur entwickelten Spannung über dem Kondensator.
Dabei ist Q die Ladung und V die Spannung.
Hierbei ist C der Proportionalitätsfaktor, und dies ist die Kapazität,
Die Kapazität hängt von drei physikalischen Faktoren ab, und dies sind die aktive Fläche des Kondensatorleiters (Platten), der Abstand zwischen den Leitern (Platten) und der Permittivität des Dielektrikums.
Hierbei ist ε die Permittivität des Dielektrikums, A ist die aktive Fläche der Platte und d ist der senkrechte Abstand zwischen den Platten.
Quelle: Electrical4u.
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