Kondensatoren – Elektronische Superhelden und ihre Magie
Aufbau eines Kondensators
Das ist ein vollwertiger Auszug aus dem Buch Elektronik und Heimautomation DIY.
Ein Kondensator ist ein elektrisches Bauelement, mit dem elektrische Ladung und damit elektrische Energie gespeichert werden kann. Die einfachste Form eines Kondensators ist ein Plattenkondensator, der aus zwei sich gegenüberstehenden, voneinander isolierten Metallplatten besteht, zwischen denen sich Luft als Dielektrikum befindet. Das Dielektrikum ist als Isolator zu verstehen.
Wird jetzt an dem Kondensator eine Gleichspannung angelegt, dann entsteht zwischen den beiden metallischen Platten ein elektrisches Feld, in dem Feldenergie gespeichert ist. Eine Platte nimmt positive und die anderen negative Ladungsträger auf, mit der gleichen Verteilung der Ladungsträger.
Eingesetzt werden Kondensatoren zum Zwischenspeichern elektrischer Energie, zum Frequenzen filtern und um Schwankungen von Gleichspannung auszugleichen, um ein paar Beispiele zu nennen.
Anschluss
Anschluss
Plattenabstand
Elektrode
Dielektrikum
Achtung
In einem Kondensator können teilweise beträchtliche Ladungsmengen gespeichert sein.
Berühre deshalb niemals die Anschlüsse eines Kondensators, wenn du nicht sicher bist, dass er sich nicht im aufgeladenen Zustand befindet!
Die Kapazität eines Kondensators
Die Kapazität (C) eines Kondensators beschreibt sein Speichervermögen und gibt das Verhältnis zwischen der maximal speicherbaren Ladung (Q) und der anliegenden Spannung (U) an. Sie wird in der Einheit Farad (F) angegeben.
Die Kapazität eines Kondensators hängt von seiner Bauweise ab. Entscheidende Faktoren sind die Größe der Platten, der Abstand zwischen ihnen und das Material, das sich dazwischen befindet.
Da die Kapazität von Kondensatoren meist klein ist, werden die Werte üblicherweise in µF (Mikro 10⁻⁶), nF (Nano 10⁻⁹) oder pF (Pico 10⁻¹²) Farad angegeben.
Elektrolytkondensator
Ein Elektrolytkondensator, oft auch Elko genannt, hat meist einen hohen Kapazitätswert von 1 µF bis 10 mF oder sogar noch mehr. Der Elektrolytkondensator gehört zur Gruppe der gepolten Kondensatoren, was bedeutet, dass der Kondensator ein Plus und einen Minus-Anschluss hat und diese nicht vertauscht werden dürfen. Zu erkennen ist der Minus-Pol am aufgedruckten Minus Zeichen und bei den meisten Elkos ist der Pluspol mit einem längeren Anschlussdraht ausgeführt.
Bei den Elektrolytkondensatoren ist es wichtig zu Wissen, dass die Kapazität im Laufe der Zeit beachtlich abnehmen kann. Sie sollten deshalb nur dort eingesetzt werden, wo die Abweichung des Kapazitätswertes für die Schaltung keine allzu grosse Rolle spielt.
Wegen der großen Kapazität der Elkos werden sie gerne zur Stromspeicherung verwendet oder als Stützkondensator bei der Versorgungsspannung.
Der Elko besteht aus zwei Aluminiumelektroden, von denen eine Elektrode künstlich oxidiert wird. Diese Oxidschicht bei der Anode wirkt als Dielektrikum des Kondensators. Papierschichten oder isolierendes durchlässiges Gewebe trennen die Anodenfolie von der Kathodenfolie. Das Papier oder Gewebe ist in ein Elektrolyt getränkt und wird zusammengerollt in einen Aluminiumbecher untergebracht.
Kathode Folie –
Anode Folie +
Anschluss
Gewebe / Papier
Keramikkondensator
Ein Keramikkondensator, der auch Kerko genannt wird, verwendet, wie der Name schon sagt, für das Dielektrikum Keramik. Darauf werden die Elektroden des Kondensators auf-metallisiert und die Anschlüsse darauf angebracht. Darüber kommt eine Schutzhülle aus Kunststoff.
Keramikkondensatoren haben Kapazitäten von einigen Picofarad (pF) bis einige Nanofarad (nF) und sie werden als Zwischenspeicher oder zum Abschneiden von Spannungsspitzen eingesetzt.
Die Polarität spielt bei diesem Kondensator keine Rolle.
Dielektrikum
Schutzhülle
Elektrode
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