Kondensatoren sind Geräte für die Lagerung von elektrische Ladungen. Es gibt Kondensatoren mit unterschiedlichen Formen und Kapazitäten. Eines haben sie jedoch alle gemeinsam: Sie werden von zwei Terminals durch einige getrennt dielektrisches Material. Kondensatoren werden in verschiedenen technologische Anwendungen. Es ist praktisch unmöglich, eine elektronische Schaltung zu finden, die diese Art von Gerät nicht enthält.
In Verbindung mit einer Potenzialdifferenz, a elektrisches Feld bildet sich zwischen seinen Platten, wodurch die Kondensatoren Ladungen an ihren Anschlüssen ansammeln, da das Dielektrikum im Inneren es den elektrischen Ladungen erschwert, durch die Platten zu gelangen.
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Kondensatorfunktion
Die grundlegendste Funktion des Kondensators ist die von elektrische Ladungen im Inneren speichern. Bei Entladungen können Kondensatoren einem Stromkreis große Mengen elektrischer Ladung zuführen.
Kondensatoren benötigen eine kurze Zeit, um vollständig aufgeladen zu werden, ihre Entladung erfolgt jedoch im Allgemeinen schnell. Daher werden Kondensatoren häufig in elektronischen Geräten verwendet, die große Stromstärken, als Hochleistungs-Stereoanlagen.
Neben ihrer grundlegendsten Funktion können Kondensatoren verwendet werden, um Timer implementieren, Gleichrichter von elektrischem Strom, Netzfilter, Stabilisatoren usw.
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Arten von Kondensatoren
Kondensatoren können sich sowohl in ihrer Form als auch in ihrem Dielektrikum unterscheiden. Das eingelegte Medium zwischen den Platten eines Kondensators direkt eingreifen in seiner Fähigkeit, elektrische Ladungen zu speichern. Bedeutet, dass präsentieren konstante Höhen elektrostatisch, dh hochohmig, werden für die Implementierung von Kondensatoren bevorzugt.
Schauen Sie sich einige Arten von Kondensatoren an:
Elektrolytkondensator: enthalten dünne Schichten von Aluminium, beteiligt an Oxid Aluminium und in flüssigen Elektrolyten getränkt.
Polyesterkondensatoren: sind ein sehr kompakter Kondensatortyp, der aus Polyester- und Aluminiumplatten besteht.
Tantalkondensatoren: haben eine längere Lebensdauer, Verwendung als Dielektrikum oder Oxid von Tantalus.
Ölkondensatoren: sie waren die ersten Kondensatortypen und wurden wie Papierkondensatoren nicht mehr verwendet, weil sie unpraktisch oder unzuverlässig waren.
Variable Kondensatoren: sind solche mit Ventilen, die den Abstand zwischen den Platten oder deren Kontaktfläche steuern können und häufig in Geräten mit Ventilen wie Radios und alten Fernsehern verwendet werden
Keramikkondensatoren: in Scheibenform hergestellt, bestehen sie aus leitfähigen Platten, die ein Medium wie Papier, Glas oder Luft umhüllen.
Es gibt verschiedene Arten von Kondensatoren mit unterschiedlichen Eigenschaften und Verwendungszwecken.
Parallelplattenkondensator
Der Plattenkondensator ist der Kondensatortyp, der präsentiert einfachere Geometrie. Dieser Typ besteht aus einer Rüstung aus made leitfähiges Material und von einem dielektrischen Medium umhüllt, hoch elektrischer Wiederstand (wie Vakuum, Papier, Gummi, Öl usw.). Die folgende Abbildung zeigt ein Diagramm eines parallelen Plattenkondensators:
Der Plattenkondensator ist der einfachste der Kondensatoren.
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Kapazität
Die Immobilie, die misst den Wirkungsgrad eines Kondensators beim Speichern von Ladungen ist die Kapazität. Kapazität ist a physikalische Größe gemessen in Coulomb-Einheiten pro Volt (C/U), besser bekannt als Farad (F), nach dem englischen Physiker Michael Faraday (1791-1867). Wir sagen, dass 1 Farad 1 Coulomb pro Volt entspricht. Die Formel zur Berechnung der Kapazität lautet wie folgt:
Ç — Kapazität (F)
Q — elektrische Ladung (C)
U — elektrische Spannung (V)
Aus praktischer Sicht ist die Kapazität gibt die Menge an der Ladungen, die ein Kondensator bei einer gegebenen Potenzialdifferenz „halten“ kann.
Die Kapazität hängt auch von Faktoren ab geometrisch, also der Abstand zwischen den Kondensatorplatten und auch die Fläche dieser Platten. Daher können wir für den Fall von parallelen Plattenkondensatoren ihre Kapazität durch die folgende Gleichung bestimmen:
ε0 — Dielektrizitätskonstante im Vakuum (F/m)
DAS — Plattenfläche (m²)
d — Plattenabstand (m)
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gelöste Übungen
Frage 1) Berechnen Sie den Modul der Kapazität eines 0,005 m² großen Parallelplattenkondensators im Abstand von 0,5 mm (0,5,10-3 m). adoptieren ε0 = 8,85.10-12.
a) 44,25 nF
b) 88,5 pF
c) 885 pF
d) 0,88 mF
e) 2,44 F
Vorlage: Brief B
Auflösung:
Um den Kapazitätsmodul dieses Parallelplattenkondensators zu berechnen, verwenden wir den Daten aus der Übung und wir verwenden die Formel, die die Fläche mit dem Abstand zwischen den Platten:
Das Ergebnis, das wir für die Kapazität gefunden haben, ist 88.5.10-12 F. Wir können jedoch das Präfix pico (p = 10-12), um diese Menge darzustellen.
Frage 2) Ein bestimmter Kondensator kann bis zu 2 µC elektrische Ladung speichern, wenn er an eine Potentialdifferenz von 1 mV angeschlossen wird. Bestimmen Sie die Kapazität dieses Kondensators.
a) 2 mF
b) 1 mF
c) 0,5 nF
d) 100 pF
e) 0,1 F
Vorlage: Brief DAS
Auflösung:
Es ist möglich, die Kapazität durch das Verhältnis zwischen der Menge der gespeicherten elektrischen Ladung und der Potenzialdifferenz zwischen ihren Anschlüssen zu berechnen:
Das Ergebnis zeigt an, dass die erhaltene Kapazität 2 mF (2,10-3 F). Daher ist die richtige Alternative der Buchstabe A.
Frage 3) Bestimmen Sie die Größe der elektrischen Ladung, die in einem 0,5-mF-Kondensator gespeichert ist, wenn er an eine Potenzialdifferenz von 200 V angeschlossen ist.
a) 1,5 µC
b) 0,2 pC
c) 0,1 µC
d) 10 nC
e) 100 mC
Vorlage: Brief UND
Auflösung:
Berechnen wir die in diesem Kondensator gespeicherte elektrische Ladung:
Nach der durchgeführten Berechnung beträgt die in diesem Kondensator gespeicherte Ladungsmenge 100 mC (100,10-3 ).
Frage 4) Bestimmen Sie, welche Spannung über die Anschlüsse eines 0,2-Kondensators gezogen werden muss μF, so dass zwischen ihren Ankern 2 nC elektrische Ladungen gespeichert werden.
a) 0,2 V
b) 2 µV
c) 200 μV
d) 1 mV
e) 10 mV
Vorlage: Brief UND
Auflösung:
Berechnen wir die zwischen den Kondensatorklemmen aufgebaute elektrische Spannung:
Dem Ergebnis nach werden 10 mV benötigt, damit dieser Kondensator 2 nC Ladung akkumulieren kann, daher ist die richtige Alternative der Buchstabe UND.
Von mir. Rafael Helerbrock
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HELERBROCK, Rafael. "Kondensatoren"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
