Kondensator

Der Kondensator speichert elektrische Ladung.
Kapazität C des Plattenkondensators
C = ε0 ⋅εr ⋅
A
d
elektrische Feldkonstante
(Naturkonstante)
ε 0 ≈ 8,85 ⋅10 −12
As
Vm
Verstärkungsfaktor
des Dielektrikums
(= Isolator) zwischen
den Platten
C=
εr
Der Kondensator enthält ein
elektrisches Feld (= E-Feld).
allgemeine Formel zur
elektrischen Feldstärke E
Spezielle Formel zur elektrischen
Feldstärke E im Plattenkondensator
E=
U
E=
d
umgestellt zur Formel für
die elektrische Kraft
Einheit:
V
m
Feldlinien:
– sind von Plus-Pol zu Minus-Pol gerichtet.
– stehen senkrecht auf der Oberfläche.
– schneiden sich nicht.
– laufen im homogenen Feld parallel.
– sind um so dichter, je stärker das Feld ist.
Elektrische
Flussdichte:
D=
Q
= ε0 ⋅εr ⋅ E
A
Wirkung des elektrischen Feldes
– auf Leiter: Ladungstrennung (Influenz)
– auf Isolator: Ladungsverschiebung
(Polarisation)
Das Innere eines
Faradaykäfigs ist
feldfrei. Die
Ladungen
sammeln sich auf
der Oberfläche.
Fel
Q
Einheit:
Fel = Q ⋅ E
Kapazität C, Einheit: Farad
N
C
Q
U
Q = C ⋅U
F=
As
V
Je größer die Kapazität ist, desto mehr Ladung kann
der Kondensator aufnehmen (U = konstant).
Je größer die Spannung ist, desto mehr Ladung kann
der Kondensator aufnehmen (C = konstant).
Achtung: Bei zu hoher Spannung brennt der
Kondensator durch (Kurzschluss zwischen den Platten).
Der Kondensator speichert elektrische
Energie.
Wel = 12 ⋅Q ⋅U
Wel = 12 ⋅C ⋅U 2
Die Ursache der Ladungstrennung ist ein physikalischer
Prozess; daher kommt auch, dass gilt: Q(U).
Achtung: In der allgemeinen Formel zur elektrischen
Energie fehlt der Faktor ½,
z. B. elektrische Energie in einer BatterieWel = Q ⋅U = U ⋅ I ⋅t
oder Beschleunigungsarbeit im E-Feld.
Wel = Q ⋅U
Laden und Entladen des Kondensators:
→ e-Funktion → Halbwertszeit TH
Entladekurve U(t)
Ladekurve U(t)
Ladekurve I(t)
Entladekurve I(t)