Hallo, was ist der Unterschied, wenn der Kondensator am Spannungsquelle angeschlossen ist und ohne Spannungsquelle?

Ein Kondensator besteht im Grunde aus 2 Leitenden Schichten z.b. 2 Metallplatten wo sich ein sogenannter Dielektrikum zwischen befindet. Der Kondensator soll in erster Linie elektrische Energie speichern können wenn auch nur für kurze Zeit. Wie viel elektrische Energie dieser speichern kann ist von der Kapazität des Kondensators abhängig.

Im Spannungslosen Zustand also wenn keine Spannungsquelle angeschlossen ist sind die Ladungsträger auf den Platten gleichmäßig verteilt und der Kondensator ist nicht geladen. Legt man eine Spannung an den Kondensator an beginnt dieser damit sich aufzuladen. Positive und negative Ladungsträger werden von einander getrennt und auf der einen Seite haben wir einen Elektronenüberschuss und auf der anderen Seite einen Elektronenmangel.

Je höher die angelegte Spannung ist, desto mehr Ladungsträger werden getrennt. Die Ladung des Kondensators ist dabei proportional zur Spannung, das heißt, der Kondensator lädt sich solange auf, bis die Spannung des Kondensators genauso hoch ist wie die angelegte Spannung sobald der punkt erreicht ist fließt kein Strom mehr.

Im Kondensator passiert also beim Anschließen einer Spannungsquelle folgendes: Elektronen werden vom - Pol im Prinzip (Weggedrückt) und auf die eine Seite der Platten gebracht, danach fließt der Strom nicht weiter, da zwischen den Platten sich ein Isolator befindet also etwa was den Strom nicht leitet z.b. Luft.

Auf der anderen Seite der Platten also auf der anderen Platte werden die Elektronen durch den + Pol der Spannungsquelle entzogen und genau dieser Vorgang dauert solange an bis die Platten voll geladen sind bzw. bis auf der einen Platte so viele Elektronen sind bis keine mehr darauf passen. Aufgrund der Ladungstrennung entsteht zwischen den Platten ein sogenanntes elektrisches Feld. Ein Elektrisches Feld entsteht immer wenn wir zwei Ladungen trennen also die positiven Ladungsträger von den negativen trennen. Das Elektrische Feld zeigt dabei immer von der positiven Ladung zur negativen Ladung, da die positiven Ladungen die negativen anziehen.

Damit sollte also klar sein, was genau im Kondensator passiert. Wie viele Elektronen auf der einen Seite der Platte gesammelt werden können also die Ladungsmenge hängt von der Kapazität des Kondensators und die höhe der Spannungsquelle ab. Je höher die Spannung, desto mehr Ladung können wir auf die Platte des Kondensators bei gleich bleibender Kapazität bringen und daraus lässt sich folgende Formel für die Ladung eines Kondensators herleiten Q=C*U

Also Q Die Ladung ergibt sich durch die Multiplikation der Kapazität und der angelegten Spannung. Die Kapazität selbst des Kondensators hängt von den geometrischen Eigenschaften des Kondensators und dessen Material ab. Auch hierfür gibt es eine Formel C=E0 (Epsilon 0) * A/d Epsilon 0 ist hierbei die Konstante für das elektrische Feld 8,854187*10 hoch -12 C2/J*m A steht für den Flächeninhalt der Platten und d steht für den Abstand der Platten. Mit einem Dielektrikum lässt sich die Kapazität des Kondensators zusätzlich erhöhen. Auch das lässt sich dann mit in die Formel einbringen in dem wir ein Epsilon r mit hinten anhängen. Epsilon r ist dabei die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums. Luft macht dabei keinen Sin, da die Dielektrizitätskonstante von Luft 1 beträgt und z.b. 2*1 ergibt immer noch 2. Da tut sich also nicht viel. Was in dem Dielektrikum selbst passiert ist folgendes:

In einem Nichtleiter können sich die Elektronen nicht bewegen sie werden dennoch vom elektrischen Feld in Richtung des + Pols gezogen. Das verformt die Moleküle im Dielektrikum zu einem Oval. Die positiv geladenen Teilchen zeigen zum - Pol und die negativ geladenen Teilchen zum + Pol. Dadurch entsteht ebenfalls ein elektrisches Feld im Dielektrikum was dem Äußeren Feld entgegen zeigt. Dadurch wird das äußere elektrische Feld kleiner und es kann mehr Ladung auf den Platten gesammelt wird, da die Kraft die diese zusammen bringen will dadurch kleiner wird und so erhöht sich die Kapazität des Kondensators durch einen Dielektrikum.

Schließt man einen Kondensator an eine Spannungsquelle so verhält dieser sich zunächst wie ein Kurzschluss. Die Stromstärke ist sehr groß und der Widerstand des Kondensators sehr klein. Deshalb fällt auch am Anfang so gut wie keine Spannung am Kondensator ab. Je mehr der Kondensator sich auflädt, desto mehr steigt der Widerstand es wird sozusagen schwieriger auf den bereits geladenen Platten mehr Ladungsträger zu bringen. Der Widerstand des Kondensators steigt dabei exponenziell an und damit die Spannung am Kondensator ebenfalls, während der Strom langsam aber sicher kleiner wird.

Da der Kondensator am Anfang wie ein Kurzschluss wirkt wird ein Vorwiderstand benötigt. Wie lange es dauert bis so ein Kondensator sich aufgeladen hat hängt von seiner Kapazität und dem Vorwiderstand ab. Denn je höher der Strom desto schneller kann sich der Kondensator aufladen. Für Die Ladezeit eines Kondensators existiert eine Zeitkonstante Tau. Dieser beschreibt den Zeitlichen Verlauf der E Funktion im Diagramm. Ab 5 Zeitkonstanten also 5*Tau gilt der Kondensator als aufgeladen. Die Zeitkonstante Tau errechnet sich durch die Multiplikation von dem Vorwiderstand und der Kapazität des Kondensators. Nimmt man das Ergebnis dann *5 erhält man die Ladezeit des Kondensators.

Beim Entladen des Kondensators ist die Stromstärke und die Spannung sehr groß und nimmt dann wieder Exponenziell ab. Die Entladezeit ist ebenfalls von der Kapazität und des Widerstandes abhängig.

Ohne Spannungsquelle sind die Ladungsträger in den beiden Kondensatorplatten gleichmäßig verteilt, d.h. der Kondensator ist nicht geladen. Beim Anlegen einer Spannung werden vom Minuspol Elektronen in die negative Platte gedrückt und aus der positiven Platte abgezogen, d.h. der Kondensator wird geladen. Er behält die Ladung auch nach Entfernung der Spannungsquelle und entlädt sich erst, wenn beide Platten leitend verbunden werden.

Kommt drauf an, ein Kondensator ist ein dynamisches Bauteil. Ist er schon geladen worden? Existiert ein Lade- bzw. Entladewiderstand? Er kann sich aufladen, entladen und die Spannung halten. Suchs dir aus.

Hallo Sean,

du meinst wahrscheinlich, was passiert, wenn man den Plattenabstand ändert und dabei die Spannungsquelle angeschlossen ist bzw. nicht?

Am Spannungsquelle? Meinst du 'an einer Spannungsquelle'?

Der Unterschied ist, dass er an der Spannungsquelle aufgeladen wird.