Die elektrische Kapazität

3.3.2. Die elektrische Kapazität - Kondensatoren

Letztmalig dran rumgefummelt: 23.04.13 19:20:06

Kondensatoren sind Bauelemente, welche elektrische Ladungen theoretisch beliebiger Kapazität sowie auch Spannung speichern können. Beides ist letztendlich nur eine Frage des isolierenden Materials zwischen den "Platten", der Form sowie auch dem "Volumen" derselben, aber auch ihres Abstandes zueinander.

1. Das technische Prinzip des Plattenkondensators
2. Elektrlytkondensatoren
3. Formelsammlung zur Kapazitätsberechnung
4. Technische Ausführungen und Typpalette
5. Kondensator-Experiment nach CQDL 5/2004 S. 356 ff.

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1. Technisches Prinzip des Plattenkondensators

	Was immer schon gesagt worden ist auf diesen Seiten, oder was noch gesagt werden wird auf diesen Seiten - streng genommen haben wir mit dieser Bezeichnung die hierarchische Headline für das Gesamtanliegen: auch der Konstrukteur am Reißbrett (heute mittels CAD) entwickelt über ein Detail, so klein es auch sein mag, schon die Grundlagen für einen letztendlich gigantischen Aufbau - ein Betriebs- Meß-, Steuerungs- und Regelungssystem!
	Literaturquellen gibt's nicht viele ordentliche - hier verwandt wurden bis zum Aktualisierungsdatum (siehe oben): Elektrotechnik/Elektronik S. 309 ff. CQDL 5/2004 S. 355 ff.
	frisch gewaschene und getrocknete Haare werden vom Kamm angezogen - dies nur deshalb, weil beim Kämmen im wörtlichen Sinne auch Ladungsträger "abgekämmt" worden sind Blitze sind Entladung sehr großer natürlicher Kondensatoren Influenzmaschinen können mittlere Kapazitäten bei beachtlich hohen Spannung generieren nicht zuletzt hat auch die Form der Ladungsplatten sowie ihr Abstand Einfluss auf die zu speichernde Spannung der historisch erste Kondensator war die Leidener Flasche - eine mit einer Metallfläche ausgegleitete Glasflasche
	Man unterscheidet Kondensatoren mit festem und mit mechanisch veränderbarem Kapazitätswert (Drehkondensatoren und Trimmer). Zu den wichtigsten Nennwerten der Kondensatoren gehören die Kapazität, deren Toleranz, die maximal zulässige Betriebsspannung und der Verlustfaktor. Eine wichtige Kenngröße ist auch die volumenbezogene Kapazität. Bauformen. Bauformen und charakteristische Anwendungsgebiete handelsüblicher Kondensatoren sind in Tafel unter Punkt 4. zusammengestellt. Kapazität. Kondensatoren werden mit' nach der E-Reihe gestuften Nennwerten für die Kapazität geliefert. Bei einigen Kondensatorenarten, vor allem den Elektrolytkondensatoren, werden sehr groß Toleranzen für den Kapazitätswert angegeben. Wie Bild 9.9 zeigt, stehen für fast jeden Kapazitätswert mehrere Kondensatorenarten zur Verfügung Für die Auswahl einer bestimmten Kondensatoren art muss man also weitere Gesichtspunkte hinzu ziehen. *Verlustfaktor* Der komplexe Widerstand Z(Omega) eines technischen Kondensators setzt sich aus der negativen Blindkomponente X und der unerwünschten, aber unvermeidlichen Wirkkomponente R zusammen. Das Verhältnis dieser beiden Komponenten, das dem Verhältnis der Blindleistung Q zur Wirkleistung P entspricht, gibt die Güte des Kondensators an. Der Kehrwert der Güte wird als Verlustfaktor d = tan Deta bezeichnet. Er ist stark frequenzabhängig und wird meist für eine Meßfrequenz vor 1 kHz (bei Elektrolytkondensatoren 50 Hz) angegeben. Für Schwingkreise fordert man Kondensatoren mit Verlustfaktoren d < 10-3. Für Koppelkondensatoren und Entkopplungskondensatoren ist d= 10 ausreichend; Siebkondensatoren in Netzteilen usw. sind brauchbar, wenn d..-10-' ist. Volumenbezogene Kapazität. Die volumenbezogene Kapazität wird vor allem durch die Dielektrizitätskonstante a und die Dicke s des Dielektrikums bestimmt. s hängt von der Feldstärkebelastbarkeil des Dielektrikums und den technologischen Möglichkeiten zur Herstellung sehr dünner Schichten ab besonders im Hinblick auf die immer mehr fortschreitende Transistorisierung und die damit verbundenen niedrigen Betriebsspannungen.
	*Kondensatoren mit mechanisch veränderbarem Kapazitätswert* Muss ein Kapazitätswert oft verändert werden, z. B. zur Frequenzabstimmung eines Rundfunkempfängers, so verwendet man Drehkondensatoren. Drehkondensatoren haben bei höheren Ansprüchen Luft als Dielektrikum. Bei Mehrfachkondensatoren sind die außenliegenden Rotorplatten meist radial geschlitzt, um den Abgleich auf eine vorgegebene Kapazitätskurve zu ermöglichen. Werden dagegen keine besonderen Forderungen gestellt, so genügen die raumsparenden „Quetschkondensatoren" mit Hartpapier, Trolitul usw. als Dielektrikum.
	Zur Bestimmung der Kondensatorkapazität, gemessen in Farrad, sollten uns die Maß-Präfixe und auch zugehörige Umrechnungsfaktoren nix gänzlich Unbekanntes sein - die hier aufgeführten relevanten Faktoren für Kondensatoren sind 1000er gestuft, wobei Milli mit Tausendstel entfällt, da technisch nicht ohne weiteres realisierbar: Mikro 10^-6 1 : 1000 000 (Millionstel) Nano 10^-9 1 : 1000 000 000 (Milliardenstel) Piko 10^-12 1 : 1000 000 000 000 (Billionstel)

2. Elektrolytkondensatoren

Dieser Beitrag betrachtet Elektrolytkondensatoren aus praktischer Sicht genauer. Zunächst geht es um die wichtigsten Typen und Daten, dann wird ein handliches Messgerät vorgestellt.Jeder Funkamateur weiß es: Elektrolytkondensatoren bieten eine hohe Kapazität auf geringem Raum und haben in der Elektronik vielfältige Anwendungen gefunden.

Einsatzmöglichkeiten:

So ist es üblich, die Stromversorgung elektronischer Schaltungen durch Elkos zu puffern und damit Selbsterregung zu vermeiden sowie Störungen zu dämpfen.
In traditionellen, längsgeregelten Netzteilen glätten Elkos die gleichgerichtete Wechselspannung und beseitigen so den »Netz-Brumm«.
In Schaltnetzteilen liefern sie die vom eigentlichen Wandler verlangten kurzzeitigen Stromimpulse. Dabei ist auch ihr Innenwiderstand von Bedeutung. Elektrolytkondensatoren findet man außerdem im Signalpfad von NF-Schaltungen (DC-Trennung oder Frequenzgangbeeinflussung) und in RC-Gliedern mit großer Zeitkonstante, zum Beispiel in Blinkschaltungen

Eigenschaften:

In bestimmten Fällen möchte man die elektrischen Werte eines Elektrolytkondensators genau kennen, denn:

die Kapazität hat meist eine große Toleranz (Bild 1). Auf älteren Elkos ist oft eine Abweichung von 50 % angegeben, bei neueren Elkos mitunter „nur" 20 %. Auch der Toleranzbereich +50/-20 % ist möglich
im Gegensatz zu den meisten anderen Kondensatoren haben Elkos einen relativ hohen Innenwiderstand, der mehrere Ohm betragen kann. Für das gute Entkoppeln einer Stromversorgung und das Liefern hoher Impulsströme sind Elkos mit niedrigem Innenwiderstand erforderlich
konstruktionsbedingt altern Elkos recht schnell. Defekte Elektrolytkondensatoren sind eine häufige Ausfallursache von Geräten

Bauformen von ELKO's

Toleranzen von ELKO's

3. Formelsammlung zur Kapazitätsberechnung

4. Technische Bauformen Typpalette und Kennung von Kondensatoren

Praktische Kondesatoren

Fertigungs- und Bauartengruppen von Kondensatoren verschiedener Festkapazitäten

Bezeichnung	Bauform	Dielektrikum	Beläge	Anwendung	Bemerkungen
Papierkondensator, Metallpapierkondensator	Block Becher	paraffiniertes Aluminiumfolie Papier, Ölpapier	aufgedampfte	Funktechnik, leitungsgebundene Nachrichtentechnik,

Zylinder Metalle Leistungselektrik

als Blindleistungskondensator

Kunstfolien- Zylinder Styroflex Aluminium Meßgeräte, Rundfunk-

kondensator Wickel empfänger

Glimmer- Quäder Glimmer Silber, Aluminium, Eichung, Meßgeräte, Geräte
kondensator aufgedampfte mit hochfrequenten
Metalle Wechselströmen

Elektrolyt- Zylinder Aluminiumoxid, Aluminium Siebketten, Glättung, große

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... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

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