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Praktische Elektronik


Kondensatoren können elektrische Energie speichern


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Kondensatoren

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Kondensatoren

Symbol

Kondensator-Symbol.png
Bild 1: Symbole für Kondensatoren

In Bild 1 wird links ein ungepolter und rechts ein gepolter Kondensator dargestellt.

Arten

Ungepolte Kondensatoren

Ungepolte Kondensatoren können

  • in jede Richtung (Polarität) an eine Gleichspannung angeschlossen werden
  • können an Wechselspannung betreiben werden

Es gibt sie im Wesentlichen in zwei Bauformen

  • Keramikkondensatoren
  • Folienkondensatoren

Gepolte Kondensatoren

Gepolte Kondensatoren dürfen nur an Gleichspannung betrieben werden. Die Spannung an den Anschlüssen muss der Polarität entsprechen.

  • Elektrolytkondensatoren
  • Tantalkondensatoren
  • Superkondensatoren
  • Werden gepolte Kondensatoren falsch herum angeschlossen, werden sie zerstört und erzeugen einen Kurzschluss.

Werte

  • Der wichtigste Wert eines Kondensators ist seine Kapazität.
  • Außerdem muss seine maximale Betriebsspannung angegeben werden.

Kapazität

Die eines Kondensators Kapazität wird in Farad gemessen. Meistens wird die Kapazität eines Kondensators angegeben in

Maßeinheit Bezeichnung in F in µF in nF in pF
µF Mykro-Farad 0,000001F 1µF 1000nF 1000000pF
nF Nano-Farad 0,001µF 1nF 1000pF
pF Piko-Farad 0,001nF 1pF

Betriebsspannung

Kondensatoren dürfen nur an Spannungen unterhalb ihrer maximalen Betriebsspannung betrieben werden. Sie können von Spannungen oberhalb ihrer maximalen Betriebsspannung zerstört werden.

Attention attention

Kondensatoren erzeugen oft einen Kurzschluss,

wenn die maximale Betriebsspannung überschritten wird.

  • das kann fatale Folgen für die Schaltung haben.

Bauformen

Kondensatoren_s.png
Bild 2: Bauformen von Kondensatoren
  • Nur die drei Kondensatoren oben links sind ungepolte Kondensatoren
  • zwei Keramikkondensatoren und
  • ein Folienkondensator
  • Alle anderen Kondensatoren sind gepolt
  • die beiden gelben Perlen in der Mitte sind Tantalkondensatoren
  • der Rest sind Elektrolytkondensatoren
  • bei den gepolten Kondensatoren ist immer die Polarität angegeben
  • durch ein + oder
  • durch ein -
TantalKondensator.png
Bild 3: Tantalkondensatoren

Tantalkondensatoren sind meistens kleine Perlen. Die Kapazität, Spannung und Polarität sind aufgedruckt.

Kodierung der Kapazitäten

Bei Kondensatoren werden meistens mehrere Werte angegeben:

  • die Kapazität in Farad
  • die Polaritat bei gepolten Kondensatoren
  • die maximal zulässige Betriebspannung

Je nach Baugröße sind die Werte der Kondensatoren normal oder kodiert angegeben.

Der Kapazität von Kondensatoren ist in Piko-Farad kodiert.

  • Der aufgedruckte Wert besteht aus 3 Ziffern.
  • Die ersten beiden sind der Zahlenwert.
  • Die letzte Ziffer bestimmt wie viel Nullen angehängt werden müssen.

Bedeutung der letzten Ziffer

Die letzte Ziffer bestimmt mit welchem Wert die Zahlenwert der ersten beiden Ziffern multipliziert werden muss.

Letzte Ziffer Multiplikator oder
0 * 1pF
1 * 10pF
2 * 100pF 0,1nF
3 * 1nF
4 * 10nF
5 * 100nF 0,1µF
6 * 1µF
7 * 10µF
8 * 100µF

Beispiel

Aufdruck Zahlenwert Nullen Wert Wert
475 47 5 47 * 100nF 4700nF = 4,7µF
106 10 6 10 * 1µF 10µF
104 10 4 10 * 10nF 100nF

Spannung

Die maximal zulässige Spannung wird in Volt angegeben. Oft fehlt die Einheit V.

Polarität

Die Polarität wird meistens nur für einen Anschluss angegeben.

  • - für den Minus-Anschluss
  • + für den Plus-Anschluss
  • manchmal hinter dem Spannungswert

Verhalten

  • Kondensatoren werden an Gleichspannung aufgeladen.
  • Wenn Kondensatoren von der Spannungsquelle abgeklemmt werden, behalten sie für eine gewisse Zeit eine Spannung.
  • Aufgrund dieser Eigenschaften, werden Kondensatoren eingesetzt, bei schwankenden Ströme die Änderung von Spannungen zu verringern.
  • Werden Kondensatoren über Widerstände an eine Spannung angeschlossen, folgen sie einer Änderung der Spannung verzögert.

Zeitkonstante

Ein Kondensator kann über einen Widerstand an einer Spannungsquelle aufgeladen werden. Ein aufgeladener Kondensator kann über einen Widerstand entladen werden.

Ein geladener Kondensator wird über den Widerstand R entladen, wenn der Schalter betätigt wird.

Wird ein Kondensator über einen Widerstand an einer Spannungsquelle aufgeladen, ändert sich die Spannung mit der Zeit. Die Zeit in der der Kondensator (zu 63%) aufgeladen wird, beträgt

τ = R * C
  • Die Zeitkonstante τ wird in vielen Schaltungen verwendet, um ein Zeitverhalten zu erzeugen.

Regeln

  • Kondensatoren haben eine Kapazität.
  • Die Kapazität wird in Farad F angegeben.
  • Meistens werden µF und nF verwendet (1µF=100nF).
  • Kondensatoren haben eine maximal zulässigen Betriebsspannung.
  • Die maximal zulässigen Betriebsspannung darf nicht überschritten werden.
  • Es gibt gepolte und ungepolte Kondensatoren.
  • gepolte Kondensatoren müssen immer mit der richtigen Polarität an einer Spannungsquelle betrieben werden.
  • Kondensatoren laden sich an einer Spannungsquelle auf.
  • Ein geladener Kondensator kann wieder entladen werden.
  • Wird ein Kondensator über einen Widerstand an einer Spannungsquelle geladen
  • steigt seine Spannung mit der Zeit
  • wie schnell die Spannung steigt, hängt von der Zeitkonstante τ=R*C ab.
  • Wird ein geladener Kondensator über einen Widerstand entladen
  • fällt seine Spannung mit der Zeit
  • wie schnell die Spannung fällt, hängt von der Zeitkonstante τ=R*C ab.