Dies ist eine für Laien verständliche Beschreibung mit gewollten Ungenauigkeiten. Es geht darum, die Materie zu verstehen. Feinheiten kommen später mal dran.
Der Kondensator ist ein Spannungs/Stromspeicher.
Ähnlich eines Akkus (aber nur entfernt ähnlich) kann er kleinste Mengen Strom speichern und diese wieder abgeben.
Im Vergleich zu einen Akku sind aber folgende Unterschiede vorhanden:
1) Er kann nur den Millionstel bis Milliardstel Bruchteil eines Akkus speichern.
2) Er kann das dafür Millionen mal schneller wie ein Akku. Ja, er kann sehr wohl bis zu 1 Milliarde und schneller mal pro Sekunde aufgeladen und entladen werden!
3) Er kann "unendlich" viele Ladezyklen. Er altert nicht.
So das wars. Nächstes Kapitel
War nur ein Spaß. Etwas genauer müssen wir ihn schon behandeln. :D
So sehen Kondensatoren aus:
Oben "normale" Kondensatoren, unten Elektrolyt-Kondensatoren, auch Elkos genannt.
Der Akku speichert seine Energie, indem er die Ladespannung in eine chemische Reaktion umsetzt. Diese nennt man Redox-Reaktion. Beim Entladen wandelt er diese chemisch gespeicherte Energie wieder in Strom um. Dies nennt man Oxidation. Ganz, ganz vereinfacht gesagt: Beim Aufladen wird er entrostet, beim entladen rostet er wieder. Und rosten setzt Energie frei! (Mein Gott, war das jetzt ungenau beschrieben) :eek:
Der "normale" Kondensator macht das ganz anders. Bei ihm gibt es keine chemischen Reaktionen. Er kann tatsächlich die Plusies (positiven Ladungsteilchen) direkt speichern und wieder abgeben.
Um euch dies bildlich klar zu machen, gehen wir mal wieder zum Gas/Wasser/Sch....- Monteur und schauen uns mal folgenden Tank an:
Links ist ein Wasserzulauf, rechts ist ein Wasserablauf. in der Mitte ist eine Gummi-Membrane, die aber kein Wasser durchlässt. Der Tank ist links und rechts mit Wasser gefüllt. Jetzt schließen wir eine Pumpe an, die recht Wasser zieht und links rein pumpt.
Was passiert:
Es bildet sich tatsächlich für eine bestimmte Zeit ein Wasserstrom. Das Wasser wird rechts abgesaugt und links eingepresst. Die Membran drückt es nach rechts weg, weil links der Druck viel höher ist. Irgendwann ist aber Schluss, weil der Druck so hoch ist, dass die Pumpe nicht mehr kann. Jetzt haben wir einen großen Druck rechts und links keinen Druck.
Der Tank ist "geladen".
Wenn wir jetzt die Pumpe abschalten sofort folgendes:[/b]
Das Wasser drückt von links nach rechts durch die Pumpe, bis auf beiden Seiten des Tanks wieder der gleiche Druck ist (die Membran wieder in der Mitte ist). Der Wasser-Strom läuft also genau umgekehrt. In der Zeit dreht sich die Pumpe durch den Wasserdruck und erzeugt dabei Strom.
So und nun zum echten Kondensator:
Einen Kondensator könnt ihr selbst bauen. Dafür brauchen wir 2 Stück Metallfolie und ein Stück nicht leitende Folie (Kunststoff).
Wir legen also ein Stück Alufolie auf den Tisch, ein etwas größeres Stück Plastikfolie drüber und wieder ein kleineres Stück Alufolie oben drauf. Die Folien dürfen sich nicht berühren. Dann wickeln wir alles wie ein Baumkuchen zusammen und fertig ist er. Er hat einen eigenen Namen: Folienkondensator.
Habt ihr ihn fertig gebaut? Dann könnt ihr ihn wieder wegwerfen. Den Schrott will doch keiner :D
Ich hab mal einen für euch kaputt gemacht:
Mein schöner Kondensator ist jetzt kaputt - ihr seid schuld!
Habt ihr auch nur den Funken einer Ahnung, wie viel Geld ich gerade für Euch kaputt gemacht habe. Ganze 5Cent
Schön zu sehen: Superdünne Metallfolien und noch viel dünnere Kunststofffolien dazwischen. Ein Kondensator hat immer zwei Beinchen, eins pro Folie!
Es gibt sogar schon Kondensatoren, die können auf die dünne Folie verzichten und machen das mit einer chemischen Isolationsschicht. Die heißen dann Elektrolytkondensator oder auch einfach nur ELKO.
Solche Elkos können viel, viel mehr Strom speichern, wie Folienkondensatoren, haben aber auch Nachteile:
1) Sie dürfen nie falsch herum angeschlossen werden, sonst explodieren sie.
2) Sie vertragen keine so hohen Spannungen wie Folienkondensatoren.
3) Sie sind wesentlich träger (maximal so 100.000 Aufladungen/Entladungen pro Sekunde). Klingt nach viel ist aber in der Elektronik sehr langsam.
Wie sind die Kenngrößen eines Kondensators:
1) Die Kapazität. Sie gibt an, wie viel Ladung so ein Kondensator speichern kann. Die Einheit ist F für Farad. 1Farad heißt, der Kondensator kann 1Volt und 1Ampere für EINE Sekunde liefern (lächerlich wenig? Warts mal ab)
2) die maximale Betriebsspannung. Ist die Spannung höher, haut es Funken durch die Folie oder den Elektrolyt. Sie darf NIE überschritten werden.
3) Die Grenzfrequenz. Wie viele Aufladungen/Entladungen pro Sekunde verkraftet er maximal. Diese Kenngröße dürft ihr getrost vergessen. Wir bauen ja keine UKW-Sender, die 100Millionen mal pro Sekunde schwingen.
Was sind übliche Größen?
Da muss ich euch erst mal die kleinen Zahlen genau darstellen:
1F = 1000.000uF (Mikro)
1uF=1000nF (Nano)
1nF=1000pF (Pico) Frage? Wie viele Nullen nach dem Komma sind das?
So, jetzt mal die Größen üblicher Kondensatoren:
Superwuchtige ELKOS haben um die 0,1F, das sind 100.000uF.
Normale ELKOS in Netzteilen haben 1uF bis 4700uF.
Meistens aber haben normale Folienkondensatoren nur nF (nanoFarad) oder sogar pF (PicoFarad).
Ein Kondensator mit 1 nF kann bei einem Volt den Strom von einem A für 0,000000001 Sekunden liefern. Das ist doch gar nichts, gelle! Aber: Er kann eben auch für 0,000000000001 Sekunden kurz mal 1000A liefern! (Würde bitte jemand nachrechnen, ob ich die richtige Anzahl Nullen ausgerechnet habe? :D
Zu erwähnen wäre noch, dass Elkos eigentlich völlig anders aufgebaut sind wie normale Kondensatoren und eher elektrochemisch arbeiten. Aber das soll uns egal sein.
Wofür werden Kondensatoren hauptsächlich benötigt?
1) Zum puffern oder kurzzeitigen Speichern von Spannungen.
2) Zum glätten welliger Spannungen.
3) Als Gleichspannungssperre in Schaltungen
4) wenn Frequenzen verstärkt oder geschwächt werden sollen (Hoch-. Tiefpassfilter)
und und und.
Ein typischer PKW Einsatz eines Elkos ist bei Extrem-Audio-Verstärkern. Hier wird unmittelbar vor dem Verstärker ein Elko mit 0,5-10F installiert um sicher zustellen, dass bei einem Bass-Bumser auch genug Strom für den Verstärker zur Verfügung steht.
Jetzt wisst ihr, was ein Kondensator kann, welche Typen es gibt aber immer noch nicht, wie er eigentlich funktioniert und für was man den so braucht.
Wie sehen die Symbole für Kondensatoren aus:
Links ein normaler Kondensator. Es ist egal, wo du den Plus und den Minus anschließt. Rechts ein ELKO. Weiß ist Plus, schwarz ist Minus. Und weil falsch herum anschließen so gefährlich ist, steht der Plus auf jedem Kondensator extra noch mal drauf.
Was haben wir gelernt?
1) Ein Kondensator ist ein Ladungsspeicher (kann Strom mit einer bestimmten Maximalspannung speichern)
2) Er kann unglaublich schnell Strom aufnehmen und abgeben.
3) Er kann aber nur sehr wenig Strom speichern.
4) EIN ELKO DARF NIEMALS FALSCH HERUM ANGESCHLOSSEN WERDEN, SONST WIRD ER ZUR BOMBE
Zur Warnung: Hier die Explosion eines KLEINEN ELKOS: --> Link
Was haben wir noch nicht gelernt?
1) Wie er eigentlich funktioniert.
2) Wofür man ihn braucht.
3) Wie die Auf- und Enladungen genau funktionieren.
Mann und Frau, wenn ihr so weit gekommen seid, dann seid ihr schon richtig gut! Bald könnt ihr tolle Schaltungen bauen, WOW!
Und hier könnt ihr euer Wissen über Kondensatoren vertiefen: --> Link