Kondensatoren

Waaas? Der Blitz geht schon wieder nicht? Zeig her! Ich hab die Batterien gerade erst aufgeladen! Muss an was anderem liegen.

Wie sich herausstellt, liegt das Problem an diesem kleinen Bauelement. Sieht ein bisschen aus wie eine Batterie! Und genau wie eine Batterie steckt es voller Elektrizität! Ein kleiner Zylinder, der elektrische Ladung speichern und freigeben kann. Aber es ist keine Batterie.

Es ist ein Kondensator. Und ein Kondensator funktioniert anders als eine Batterie. Ein Kondensator ist wirklich gut darin, viel Elektrizität zur gleichen Zeit freizusetzen. Und genau das braucht Philipps Blitz, um zu funktionieren. Schauen wir uns den Kondensator mal etwas genauer an.

Hmm, zwei lange Platten aus Metall: Leiter! Getrennt durch eine dünne Folie aus Isolationspapier. Mal sehen was passiert, wenn wir eine Batterie an den Kondensator anschließen! Die rechte Platte ist mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Die negativ geladenen Elektronen werden von der rechten Platte hin zur Batterie gezogen und hinterlassen dabei eine positiv geladene rechte Platte.

Auf der linken Seite passiert das Gegenteil. Der negative Pol der Batterie stößt Elektronen ab und leitet sie hin zur Platte. Die entgegengesetzten Ladungen in den Platten werden voneinander angezogen. Aber sie können nicht einfach über das Isolationspapier, dem Dielektrikum, springen und sich treffen. Wenn immer mehr Elektronen von der rechten Platte zur linken Platte gezogen werden, wird es für die Batterie immer schwieriger, weitere Elektronen zu bewegen.

Irgendwann reicht die Spannung der Batterie nicht mehr aus und der Fluss von Elektronen hört auf. Jetzt ist der Kondensator so sehr aufgeladen, wie es mit dieser Batterie möglich ist. Die Spannung ist nun im Kondensator genauso hoch wie in der Batterie. Hätte es zwischen den beiden Spannungen noch einen Unterschied gegeben, wären noch einige Elektronen mehr bewegt worden, um diesen Unterschied auszugleichen. Die links gespeicherte Ladungsmenge ist genauso hoch wie die auf der rechten Seite, nur mit unterschiedlichen Vorzeichen: Eine ist positiv, die andere negativ.

Jetzt kannst du die Batterie abtrennen. Die Ladung bleibt weiterhin im Kondensator gespeichert. Schließen wir jetzt statt der Batterie das Blitzgerät von Philipps Kamera an, Wumm! Der Kondensator entlädt sich sehr schnell – Elektronen sausen von der linken Seite durch den Blitz und neutralisieren so die positiven Ladungen auf der rechten Seite. Soweit alles klar?

Cool! Danke! Wie viel Ladung passt denn in einen Kondensator? Puuh, das hängt davon ab, wie stark du schiebst. Probieren wir's aus: Wir laden den Kondensator mit einer anderen Batterie auf.

Diesmal mit einer höheren Spannung. Wenn wir die Spannung verdoppeln, verdoppeln wir die Ladungsmenge. Doppelt so viele Elektronen wollen im Inneren des Kondensators von einer Platte zur anderen gelangen. Mit jedem Volt, um das wir die Spannung erhöhen, nimmt die Ladungsmenge zu. Wir können berechnen, um wie viel die Ladung mit jedem Volt zunimmt.

Nimm die Ladungsmenge: "Q" und teile sie durch die Voltzahl: "U" – die Spannung. Schreib es als Q geteilt durch U. Und diese Division – Ladung durch Volt – ist die Antwort auf deine Frage: "Wie viel Ladung kann ein Kondensator aufnehmen?" Rechne das aus und du erhältst die elektrische Kapazität jeden Kondensators. Die Kapazität beschreibt die Fähigkeit eines Kondensators, Ladung zu speichern. Die elektrische Kapazität wird in Farad gemessen.

Die elektrische Kapazität eines Kondensators hängt von der Größe der leitenden Platten ab und deren Entfernung voneinander, also der Isolationsfähigkeit des Dielektrikums. Aha! Die Kapazität wird also nicht durch die Batteriespannung beeinflusst! Wir haben eine Batterie mit höherer Spannung an den Kondensator angeschlossen, aber die Kapazität ist unverändert. Genau!

Sag's noch mal. Ich fürchte ich schaffs nicht! Die elektrische Kapazität sagt uns, wie viel Ladung ein Kondensator speichern kann – für jedes Volt, das von der Batterie geliefert wird. Philipp! Deine Kapazität, Selfies zu schießen, ZERRT AN MEINER GEDULD!