# <center>Kondensator</center>

Bearbeiter: Kameran Alali und Florian Stöffler

## Kurzfassung

Ein Kondensator ist ist elektrisches Bauelement, mit dem elektrische Ladung und damit elektrische Energie gespeichert wird. Wird zwischen diesen Metallplatten eine elektrische Spannung angelegt, dann sammeln sich auf ihren Oberflächen getrennt voneinander positive und negative Ladungen an. Kondensatoren können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Sie verhalten sich im Gleichstromkreis anders als im Wechselstromkreis.

## Schaltzeichen


## Aufbau
Kondensatoren bestehen im Prinzip aus zwei elektrisch leitfähigen Flächen, den Elektroden, die von einem isolierenden Material, dem Dielektrikum, voneinander getrennt sind. Die Größe der Kapazität wird durch die Fläche der Elektroden, das Material des Dielektrikums und den Abstand der Elektroden zueinander bestimmt.


#### Dielektrikum:
Als Dielektrikum wird eine elektrisch schwach- oder nichtleitende Substanz bezeichnet, in der die vorhandenen Ladungsträger nicht frei beweglich sind. Ein Dielektrikum kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein.

#### Kapazität:

Die Kapazität C oder das Speicherungsvermögen eines Kondensators hängt allgemein davon ab, wie viel Ladung Q bei einer bestimmten Spannung gespeichert wird.
Es gilt:

$$ C=Q/U $$

Q: gespeicherte Ladung
U: angelegte Spannung

## Einheit

Farad (F) ist die Maßeinheit für die elektrische Kapazität.
1 Farad lädt sich bei einem konstanten Ladestrom von 1 Ampere in 1 Sekunde auf die Spannung 1 Volt auf.

$$ 1F = 1As/V $$

## Gleichstrom

Ein Kondensator setzt dem Stromfluss aufgrund seiner begrenzten Kapazität immer einen Widerstand entgegen. Dieser Widerstand wird **kapazitiver Widerstand** genannt. Im Gleichstromkreis ist der Widerstand eines Kondensators praktisch unendlich groß, da die Kondensatorplatten eine Unterbrechung des Stromes bewirken.

## Wechselstrom

Im Wechselstromkreis lässt der Kondensator den Strom durch. Auch hier wirkt er wie ein Widerstand. Durch die ständig wechselnde Stromrichtung, wird der Kondensator ständig geladen und entladen. Er wird praktisch ständig von einem Strom durchflossen, wobei kein echter Durchfluss statt findet. Der Kondensator nimmt bei der Ladung Energie auf, speichert sie und gibt sie bei der Entladung wieder ab. Die Energie wird ohne Wirkung hin und her geschoben. Deshalb wird sie auch Blindenergie genannt und der Widerstand Blindwiderstand. In diesem Fall handelt es sich um den kapazitiven Blindwiderstand.

Strom und Spannung sind zueinander phasenverschoben. Die Spannung eilt dem Strom um 90° nach. Der Grund ist das Lade- und Entladeverhalten des Kondensators. Immer dann, wenn sich die Spannung ändert, fließt ein Strom. Bei der Wechselspannung ändert sich die Spannung ständig. Der Strom hat immer dann seinen Scheitelwert bzw. den höchsten Punkt erreicht, wenn sich die Wechselspannung am stärksten ändert. Das ist im Nulldurchgang. Dort ist die Sinuswelle der Spannung am steilsten.
Der Stromfluss ist dann zuende, wenn die angelegte Spannung ihren höchsten Punkt, als den Scheitelwert erreicht hat. Dort ist die Sinuswelle der Spannung am flachsten.


## Ladevorgang des Kondensators

Im Einschaltaugenblick springt der Strom von Null auf den Maximalwert. Ab diesem Augenblick wird der Strom immer kleiner. Die Spannungsquelle zieht die Elektronen der oberen Kondensatorfläche an und drückt sie auf die untere Kondensatorfläche. Bei diesem Vorgang wird der Kondensator aufgeladen. Die Verschiebung der Elektronen erzeugt einen Stromfluss. Das ist der Ladestrom, der sehr hoch ist.
Je länger der Ladevorgang dauert, desto weniger Strom fließt. Die Elektronen auf der oberen Fläche werden weniger. Während der Strom in Richtung Null sinkt, steigt die Spannung von Null auf den Maximalwert. Je größer die Spannung wird, umso größer wird der Widerstand des Kondensators. Ein Kondensator kann nur bis zu einer bestimmten maximalen Spannung aufgeladen werden.
Hat die Kondensatorspannung UC die Ladespannung Uges erreicht, fließt kein Strom mehr und der Kondensatorwiderstand ist unendlich groß. Der Kondensator wirkt wie eine Sperre für den Gleichstrom.


## Entladevorgang des Kondensators

Der Kondensator wirkt wie eine Spannungsquelle mit einem geringen Innenwiderstand. Ab dem Entladezeitpunkt sinkt die Spannung vom Maximalwert auf Null ab. Der Strom wechselt seine Flussrichtung (Polarität) und sinkt vom Maximalwert auf Null ab. Er fließt also in entgegengesetzter Richtung zum Ladestrom.
Die Spannung UC verhält sich wie der Strom. Sie sinkt vom Maximalwert auf Null. Die Polarität bleibt erhalten. An dem Punkt, wo kein Strom mehr fließt, ist der Kondensator entladen.
Man sollte es vermeiden, einen Kondensator zu schnell zu entladen. Zum Beispiel durch einen Kurzschluss. Durch den kurzzeitig sehr hohen Strom können vor allem Kondensatoren mit hoher Kapazität zerstört werden. Kondensatoren sollten immer über einen Widerstand entladen und auch geladen werden.


## Anwendung

* Als Energiespeicher, um einen Verbraucher mit Energie zu beliefern.
* Als Blindwiderstände bzw. frequenzabhängige Widerstände (Störfilter)
* Spezielle Bauformen von Kondensatoren können als Sensoren verwendet werden