Der Kondensator - Ein Stromspeicher
Materialbedarf
| Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
| 1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
| 1 | Widerstand 470 Ohm | |
| 2 | Elektrolytkondensator 100 µF/16V | |
| 1 | Elektrolytkondensator 470 µF/16V | |
| 2 | Mikrotaster |
 |
| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm |
3mm,
5mm |
Grundlagen
Wer kennt sie nicht, die Treppenlichtautomaten, die elektronischen Eieruhren, die Blinklichter etc.. Alle haben etwas gemeinsam. Sie benötigen ein Zeitbestimmendes Bauteil. Dazu kann man unter anderem Kondensatoren verwenden. Diese haben die Fähigkeit, Strom zu speichern und ihn langsam wieder abzugeben. Funktionieren also ähnlich wie Akkus, die wohl jeder kennt. Nur Kondensatoren arbeiten mit erheblich weniger 'Speicherkraft'.
Einige Kondensatoren
 Man
unterscheidet 2 große Gruppen. Das sind die gepolten und die ungepolten
Kondensatortypen. Bei den gepolten Typen muss man auf die Polarität achten,
ähnlich wie bei einem Akku, und die ungepolten können nach belieben
angeschlossen werden. Warum einige Typen gepolt und andere ungepolt sind,
das hängt vom Aufbau des Kondensators ab. |
Der einfachste Kondensator besteht aus 2 Metallfolien die übereinander liegen. Beide getrennt durch eine Isolierschicht, auch Dieelektrikum genannt. An den Metallfolien kann man nun eine Spannung anlegen. Durch den Wunsch der Elektronen, sich wieder auszugleichen bleiben diese entsprechend auf den Platten vorhanden, das heißt, es wird Strom gespeichert, bis man mit Hilfe eines Verbrauchers, einen Ladungsausgleich ermöglicht.
Wie viel Strom ein Kondensator speichern kann ist genau definiert. Diese wird in Farad (F) angegeben. 1 Farad ist erreicht wenn der Kondensator einen Strom von 1 A 1 Sekunde lang bei 1 V liefern kann. In der Praxis finden aber Kapazitäten Verwendung die Millionstel von 1 F sind. Z.b. 100 µF. Das heißt 100 Millionstel Farad.
Laden und Entladen eines Kondensators
 Um
jetzt einen Kondensator zu laden, muss man nur eine Spannung an ihm legen.
Bei größeren Kapazitäten sollte man einen Ladewiderstand benutzen, da
ansonsten durch den sehr hohen Strom, der entstehen kann, der Kondensator
beschädigt werden könnte.Wird die Schaltung in Betrieb genommen muss zunächst der Taster S1 betätigt werden. Dies ermöglich es dem Kondensator sich mit Strom 'voll zu saugen'. Soll dieser wieder abgegeben werden, betätigt man nur den Taster S2. Die angeschlossene Leuchtdiode blitzt kurz auf, wird dann aber schnell dunkler. Damit wurde die gespeicherte Energie über die Leuchtdiode wieder abgegeben. Wird nun der Kondensator durch einen Größeren ersetzt, so steigt auch die Entladezeit. Das heißt, die LED leuchtet länger. Wird der Kondensator gegen einen mit einer größeren Kapazität ausgetauscht, z.b. 470µF, und wird der Versuch wiederholt, wird man schnell feststellen, dass die LED erheblich länger leuchtet. Ca. 4,7x so lange bei einem 470µF Kondensator. In dieser Schaltung wird übrigens ein Elektrolytkondensator verwendet, welcher recht große Kapazitäten ermöglicht. Bei diesem Typ muss aber auf die Polung geachtet werden. Diese ist aber auf dem Bauteil aufgedruckt. |
Reihen- und Parallelschaltung des Kondensators
 Es
kommt immer wieder vor, dass die Kapazität eines Kondensators nicht
ausreicht. Da gibt es 2 Möglichkeiten:1. Man nimmt einen entsprechenden größeren Kondensator oder 2. Es werden einfach 2 Kondensatoren parallel geschaltet. Dadurch erhöht sich die Plattengröße und dementsprechend auch die Kapazität. Wer den letzten Versuch jetzt mit 2 Kondensatoren wiederholt, wird schnell feststellen, dass die Leuchtdauer der Leuchtdiode verdoppelt hat. Was passiert aber bei Reihenschaltung? |
 Wer
hier eine Halbierung der Kapazität erwartet hat, wird nicht enttäuscht.
Die LED bleibt nur noch die Hälfte der Zeit in Betrieb, als wenn nur der
100 µF alleine da gewesen wäre. Streng genommen verdoppelt man hier die
Stärke des Dieelektrikums.Bei der Reihen und Parallelschaltung von Kondensatoren, verhält es sich also genau umgekehrt als wie bei den Widerständen. |