Kondensatoren & Dielektrika. Kapazität, Kondensatortypen,

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1 Kondensatoen & Dielektika Kapazität, Kondensatotypen, Schaltungen, Dielektika 9.6. Sanda Stein

2 Kondensatoen Bauelement, das elektische Ladung speichen kann besteht aus zwei leitenden Köpen, die voneinande isoliet sind Kondensatosymbol 9.6. Sanda Stein

3 Anwendungen von Kondensatoen in Elektonenblitzgeäten speichet ein Kondensato elektische Enegie, die zu Zündung de Blitzöhe vewendet wid als Enegieeseve in omputen fü den Fall eines Stomausfalls sichen Schaltkeise gegen das plötzliche Ansteigen von Ladungen und Enegie bilden ein Teil des Tunes eines Radios und viele weitee 9.6. Sanda Stein 3

4 Kapazität ist die Ladungsspeichefähigkeit eines Kondensatos Kapazität: [ ] Einheit : Faad [ F [ V ] ] die auf einem Kondensato speichebae Ladung ist umso göße, je höhe die angelegte Spannung ist die Kapazität eines Kondensatos ist um so göße, je kleine die Spannung ist, die benötigt wid, um eine vogegebene Landungsmenge speichen zu können 9.6. Sanda Stein 4

5 Plattenkondensato de einfachste Kondensatotyp besteht aus zwei paallel zueinande angeodneten leitfähigen Platten mit de Fläche A im Abstand d in de Seienfetigung esetzt man die Platten duch zwei dünne Steifen eine Metallfolie und legt einen Isolato (Papie ode Kunststofffolie) dazwischen, anschließend wid das Sandwich aufgeollt 9.6. Sanda Stein 5

6 Plattenkondensato Stäke des homogenen Feldes E d σ ε Flächenladungsdichte σ /A, daaus folgt: d ε A Kapazität: ε A d Ladungsspeichefähigkeit steigt mit de Plattenobefläche 9.6. Sanda Stein 6

7 Kugelkondensato auszwei konzentischen Metallkugeln mit den Radien und > aufgebaut legtman zwischen die Kugeln die Spannung an, dann bildet sich zwischen ihnen ein oulombfeld aus elektischefeldstäke: E 4 πε Potential: angelegtespannung: Kapazität: ϕ 4πε ϕ ϕ( 4πε ) ϕ( ) 4πε 9.6. Sanda Stein 7

8 Zylindekondensato besteht aus zwei koaxialen, zylindischen Leiteflächen die Länge des Zylindes sei l, die Radien < ein Beispiel fü einen Zylindekondensato ist das häufig als Antennenkabel benutzte Koaxialkabel, die Kapazität des Kabels ist entscheidend fü die Tansmissionschaakteistik bei hohen Fequenzen 9.6. Sanda Stein 8

9 Zylindekondensato duch das Anlegen eine Spannung entsteht ein Feld, das die gleiche Symmetie hat wie das de lineaen Ladungsveteilung λ E πε mit de Ladungsdichte λ l fü Punkte zwischen den Zylinden gilt: E πε l mit de Feldstäke lässt sich die Potentialdiffeenz zwischen inneem und äußeem Zylinde ausechnen: d ϕ Ed Ed ln πε l πε l ϕ fü die Kapazität ehält man: πε ln( 9.6. Sanda Stein 9 l / )

10 Kondensatoen in Paallelschaltungen die Spannung bleibt fü alle Kondensatoen gleich bei diese At de Zusammenschaltung addiet sich die Fläche und damit die Kapazitäten de Kondensatoen Gesamtladung: Gesamtkapazität: ges Sanda Stein

11 Kondensatoen in Reihenschaltung jede Kondensato tägt die gleiche Ladung die in Reihe geschalteten Kondensatoen können duch einen einzelnen äquivalenten Kondensato esetzt weden, de die Kapazität ges haben muss, es gilt: ges Gesamtspannung: es gilt:,, 3 3 eingesetzt: ges Gesamtkapazität: ges Sanda Stein

12 Dielektika die meisten Kondensatoen haben zwischen den beiden Platten eine isolieende Schicht (z.b. aus Papie ode Kunststoff), diese wid als Dielektikum bezeichnet bei Dielektika efolgt nicht so schnell ein Spannungsduchschlag, wie bei Luft es können höhee Spannungen angelegt weden ein Dielektikum elaubt, dass die Platten enge beieinande liegen können, ohne sich zu beühen dies emöglicht höhee Kapazitäten ε de konstanten Fakto, um den sich die Kapazität ehöht, heißt Dielektizitätszahl 9.6. Sanda Stein

13 Molekulae Bescheibung von Dielektika die Moleküle des Dielektikums können eine Polaität aufweisen wegen des elektischen Feldes zwischen den Platten ichten sich die Moleküle aus es bilden sich neue Feldlinien zwischen dem Dielektikum und den Platten nicht alle Feldlinien laufen duch das Dielektikum das elektische Feld im Dielektikum ist schwäche als in de Luft, daduch wid de Fakto ε eingefüht Folge: die Kapazität eines Kondensatos steigt 9.6. Sanda Stein 3