Der Kondensator

Ein Kondensator besteht im Wesentlichen aus zwei leitenden Platten mit einem Isoliermaterial (“Dielektrikum”) dazwischen. Wird der Kondensator an Spannung angeschlossen, fließt kurzzeitig ein Laststrom. Elektronen fließen vom Minuspol zur einen Platte, während freie Elektronen von der anderen Platte zum Pluspol der Spannungsquelle fließen. Beide Platten sind nun entgegengesetzt elektrisch geladen und zwischen ihnen hat sich ein elektrisches Feld aufgebaut. Für den Aufbau dieses Feldes wird jedoch Energie benötigt. Sie wird im elektrischen Feld gespeichert und bleibt dort auch dann erhalten, wenn die Verbindung zur Spannungsquelle unterbrochen wird. Die im elektrischen Feld gespeicherte Energie kann zurückgewonnen werden, wenn die beiden geladenen Metallplatten über einen Verbraucher miteinander verbunden sind. Zwischen den beiden Platten fließt dann ein Kompensationsstrom. Die Möglichkeit, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern, wird auf vielfältige Weise genutzt. Die aus zwei elektrisch leitenden Platten bestehenden Energiespeicher werden als Kondensatoren bezeichnet. Ihr Absorptionsvermögen für elektrische Ladungen hängt von den Abmessungen und dem Abstand der beiden Platten sowie vom Isoliermaterial zwischen den Platten ab. Das Maß der Speicherkapazität ist seine Kapazität C, es hat die Einheit Farad (Die Farad ist die SI abgeleitete Einheit der elektri

schen Kapazität, die Fähigkeit eines Körpers, eine elektrische Ladung zu speichern). ( 1F ). Dielektrische Polarisation: Der Isolator zwischen den Kondensatorplatten wird als Dielektrikum bezeichnet. Ein nicht leitfähiges Material enthält kaum frei bewegliche Elektronen. Fast alle Elektronen sind fest mit dem Atomkern oder Molekül verbunden (Ein Molekül ist eine elektrisch neutrale Gruppe von zwei oder mehr Atomen, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden). Aufgrund der Kraftwirkung des elektrischen Feldes (Ein elektrisches Feld ist ein Vektorfeld, das jedem Punkt im Raum die Coulomb-Kraft zuordnet, die pro Einheit elektrischer Ladung durch eine infinitesimale Testladung an diesem Punkt erfahren würde), jedoch die Ladungen des Atomkerns (Der Atomkern ist der kleine, dichte Bereich, der aus Protonen und Neutronen im Zentrum eines Atoms besteht, 1911 von Ernest Rutherford auf der Grundlage des 1909er Geiger-Marsden-Goldfolien-Experiments entdeckt) (“positiv”) und die Atomhülle (in der Quantenmechanik ist ein Atomorbital eine mathematische Funktion, die das wellenartige Verhalten von entweder einem Elektron oder einem Elektronenpaar in einem Atom beschreibt) (“negativ”) verschieben sich leicht innerhalb ihrer Molekularstruktur. Die negativen Ladungsträger sind so weit wie möglich der positiven Platte und der positiven Ladung zugewandt (Elektrische Ladung ist die physikalische Eigenschaft der Materie, die sie in einem elektromagnetischen Feld zu einer Kraft führt) die Träger sind der negativen Platte des Kondensators zugewandt (Ein Kondensator ist eine passive, zweipolige elektrische Komponente, die elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichert). Der Isolator (Ein elektrischer Isolator ist ein Material, dessen innere elektrische Ladungen nicht frei fließen; unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes fließt sehr wenig elektrischer Strom durch ihn) ist also polarisiert. Die polarisierten Moleküle werden als molekulare Dipole bezeichnet. Studien haben gezeigt, dass verschiedene Arten von Dielektrika (Ein dielektrisches Material ist ein elektrischer Isolator, der durch ein angelegtes elektrisches Feld polarisiert werden kann) auch eine unterschiedliche Bereitschaft zeigen, dielektrische molekulare Dipole zu bilden (Im Elektromagnetismus gibt es zwei Arten von Dipolen: Ein elektrischer Dipol ist eine Trennung von positiven und negativen Ladungen) . Die Polarisierbarkeit (Polarisierbarkeit ist die Fähigkeit, augenblickliche Dipole zu bilden) des Dielektrikums ist durch die sogenannte Dielektrizitätskonstante e gekennzeichnet. Als Bezugssubstanz wird Luft mit einer absoluten Dielektrizitätskonstante e0 verwendet. Die Dielektrizitätskonstante (Die relative Dielektrizitätskonstante eines Materials ist seine Dielektrizitätskonstante, ausgedrückt als Verhältnis zur Dielektrizitätskonstante des Vakuums) der anderen Stoffe wird als Vielfaches dieses Grundwertes angegeben. Die Elektroden der Folienkondensatoren bestehen aus dünnen Metallfolien. Als Dielektrikum werden dünne Isolierfolien verwendet. Beide Folien sind so aufgewickelt, dass bei geringem Bauvolumen hohe Leistungswerte erreicht werden. Das Bauvolumen kann noch weiter reduziert werden, wenn nur sehr dünne Metallschichten als Elektroden auf die Isolierfolie aufgebracht werden. Kondensatoren dieses Typs werden als dämpfungsarm bezeichnet und haben einen Kennbuchstaben.