Kondensatoren - Universelle kapazitive Elemente
Die Formen und Ausführungen von Kondensatoren sind sehr vielfältig. Es gibt viele Arten dieser Komponenten, die üblicherweise in der Elektronik verwendet werden. Die meisten Kondensatoren enthalten zwei oder mehr elektrische Leiter , oft in Form von Metallplatten oder Folien, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Die frühesten Formen von Kondensatoren wurden in den 1840er Jahren entwickelt, als europäische Experimentatoren entdeckten, dass elektrische Ladung in mit Wasser gefüllten Gläsern gespeichert werden kann, die als Leidener Gläser bekannt wurden.
Aufbau und Funktionsweise eines Kondensators
Der Kondensator besteht aus zwei Leitern, die durch ein nicht leitendes Dielektrikum getrennt sind . Es kann ein Vakuum oder irgendein Isolator sein. Beispiele für Dielektrika, die in diesen Elementen verwendet werden, sind Glas, Luft, Papier, Kunststoff, Keramik usw. Gemäß dem Coulombschen Gesetz übt eine Ladung auf einer Abdeckung eine Kraft auf die Ladungsträger in der anderen Abdeckung aus, wodurch eine entgegengesetzte Ladung angezogen und abgestoßen wird Träger der gleichen Gebühr. Auf diese Weise wird auf der zweiten Abdeckung die entgegengesetzte Ladung induziert. Die Leiter halten daher die Ladungen auf ihren Oberflächen wertgleich und gegensätzlich zum Vorzeichen. Das Vorhandensein des Dielektrikums verhindert den Ladungsfluss und hält das elektrische Feld aufrecht.
Verschiedene Arten von Kondensatoren
Viele verschiedene Arten von Kondensatoren sind im Handel erhältlich. Sie unterscheiden sich in der Art des Dielektrikums, dem Aufbau der Abdeckungen und der Art des Gehäuses. Alle diese Elemente beeinflussen die Eigenschaften des Elements und den Anwendungsbereich. Die verfügbaren Werte reichen von sehr niedrigen (im Bereich einzelner Picofarad) bis hin zu Superkondensatoren mit einer Kapazität von bis zu etwa 5 kF. Üblicherweise werden oberhalb von etwa 1 Mikrofarad fast ausschließlich Elektrolytkondensatoren aufgrund ihrer geringen Größe und niedrigen Kosten im Vergleich zu anderen Arten vergleichbarer Kapazität verwendet, es sei denn, ihre relativ schlechte Stabilität, Lebensdauer und Polarisierung machen sie für eine Anwendung ungeeignet.
Grundparameter von Kondensatoren
Der Hauptparameter, den der Kondensator beschreibt, ist seine Kapazität . Es ist ein Wert, der in Farad ausgedrückt wird; es sagt aus, wie viel elektrische Ladung in ein bestimmtes Element passen kann. Die Kapazität wird für die spezifische Anwendung eines gegebenen Kondensators ausgewählt. Der zweite Parameter ist die maximale Betriebsspannung. Jeder Kondensator kann aufgrund seines Aufbaus, basierend auf einer dünnen Schicht Dielektrikum zwischen den leitfähigen Platten, nur bis zum zulässigen Spannungsniveau arbeiten. Bei Überschreitung kann das Dielektrikum durchschlagen und die Kondensatorplatten kurzgeschlossen werden. In einem gegebenen Maximalsystem sollte die Nennspannung des Kondensators zu keinem Zeitpunkt niedriger sein als die an seinen Platten vorhandene Spannung, einschließlich Überspannungen und sogar ihres vorübergehenden Anstiegs.
Anwendungsbeispiele
Heute werden Kondensatoren in elektronischen Schaltungen häufig verwendet, um Gleichstrom zu blockieren und Wechselstrom fließen zu lassen. In analogen Schaltungen sind Kondensatoren Teil von Filtern, in Schwingkreisen stimmen sie die Schaltungen auf bestimmte Frequenzen ab und in Stromübertragungssystemen stabilisieren sie Spannung und Leistungsfluss. Die Eigenschaft der Energiespeicherung in Kondensatoren wurde auch als Element des dynamischen Gedächtnisses in frühen Computern genutzt.
