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Dacia123 Captain
Anmeldungsdatum: 16.02.2010 Beiträge: 134
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Verfasst am: Fr März 23, 2012 10:11 am Titel: Kondensator- Frage |
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Hallo zusammen,
ich habe da mal eine Frage an einen Physik-Experten (denn das bin ich definitiv nicht).
Ich schaue mir im moment ein wenig Elektrizitätslehre etc. an.
Hatte früher nur bis zur 10. Klasse Physik und jetzt schon ewig nichts mehr damit zu tun gehabt. (Habe BWL/Logistik studiert)
Im Moment bin ich beim Kondensator.
Ich hab mir schon in mehreren Büchern durchgelesen wie das ganze abläuft, bin mir aber immer noch nicht ganz sicher, ob ich es jetzt wirklich richtig verstanden habe.
Deshalb schreibe ich mal hier sehr umgangssprachlich auf, wie ich es verstehe. Vielleicht ist ja der ein oder andere Physikexperte hier, der mir mal kurz sagen könnte, ob und wenn ja wo es bei mir hackt
Kondensator:
Zwei gegenüberliegende Metalplatten mit einem Dielektrikum (nicht leitendes Element) dazwischen.
Wird eine Stromquelle angeschlossen, läd sich eine Platte positiv auf, die andere negativ.
D.h. die Elektronen wandern vom Minuspol der Spannungsquelle bis zur (hinterher) negativ geladenen Metalplatte. Dort sammeln sich die Elektronen zunächst. Sie sind an der Oberfläche angeordnet, da sie sich untereinander gegenseitig abstoßen (da gleich geladen) und deshalb versuchen sich "möglichst weit aus dem Weg zu gehen".
Es sind also auf der negativen Metalplatte insgesamt mehr Elektronen als Protonen. => Die Platte ist negativ geladen.
Die (hinterher) positiv geladene Platte wird dadruch positiv geladen, dass die Elektronen der Platte (da sie negativ geladen sind) vom Pluspol der Spannungsquelle angezogen werden. Abgesehen davon sind Metalle ohnehin meist positiv geladen, da Sie ionisiert sind.
Zwischen den Platten bildet sich ein elektrisches Feld.
Der Strom fließt nur so lange, bis die Kapazität des Kondensators erreicht ist bzw. die Spannungsquelle nicht mehr genug Energie liefert, weitere Elektronen auf den Kondensator zu pressen.
Entfernt man die Spannungsquelle, wandern die Elektronen nicht zurück (weil sie ja nicht vom Minuspol angezogen werden), sondern bleiben auf dem Kondensator in ihrer Position. Deshalb gilt der Kondensator als Energiespeicher.
Ist die Entfernung zwischen dern Kondensatorplatten zu gering bzw. die Spannung zu hoch, kann es zu einer schlagartigen Entladung kommen.
D.h. die Elektronen können aufeinmal auf die positiv geladene Platte gelangen und die Ladungen der Kondensatorplatten gleichen sich schlagartig aus. (Es ensteht dabei häufig ein Blitz, bzw. Funke).
Normalerweise fließt allerdings kein Strom zwischen den Kondensatorplatten, sondern es entsteht nur ein elektrisches Feld.
Die Kapazität des Kondensators ist von der Größe der Platten bzw. von der gemeinsamen gegenüberliegenden Fläche und der Entfernung der Platten abhängig.
Mir hilft es immer, wenn ich versuche es mir so umgangssprachlich wie möglich vor Augen zu führen.
Wär schön, wenn eine Experte mir mal kurz sagen könnte, ob es ungefähr so hinkommt, bzw. was falsch ist.
Vielen Dank für eure Hilfe. |
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Sicherheitssalamander Moderator
Anmeldungsdatum: 13.07.2008 Beiträge: 1924
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Verfasst am: Fr März 23, 2012 10:37 am Titel: Re: Kondensator- Frage |
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Das ist schon alles fast richtig was Du schreibst. Nur ein paar Kleinigkeiten sind dabei, die nicht ganz sauber sind.
Zitat: | Abgesehen davon sind Metalle ohnehin meist positiv geladen, da Sie ionisiert sind. |
Das stimmt nicht. Metalle sind i.a. elektrisch neutral. Wären Metalle geladen, würde sich die Ladungen in der Umwelt sofort ausgleichen. Was du wahrscheinlich meinst, ist, dass die Elektronen in vielen Metallen als Elektronengas vorliegen. D.h. die Valenzelektronen sind nicht einem Atomkern zugeordnet sondern können sich frei bewegen. Zurück bleiben positiv geladene Atomrümpfe. Daher kommt die gute Leitfähigkeit vieler Metalle. Nach außen ist ein Metall allerdings neutral.
Zitat: | Der Strom fließt nur so lange, bis die Kapazität des Kondensators erreicht ist bzw. die Spannungsquelle nicht mehr genug Energie liefert, weitere Elektronen auf den Kondensator zu pressen. |
Vorsicht mit dem Begriff Kapazität. Was du hier meinst ist nicht das gleiche wie die physikalische Einheit Kapazität. Wie du schon schreibst, baut sich im Kondensator ein elektrisches Feld auf. Ein elektrisches Feld ist nichts anderes als Spannung pro Längeneinheit. Wenn man den Abstand der Platten kennt, bleibt über dem Kondensator eine einfache Spannung. Wird der Kondensator geladen, wird diese immer höher, bis sie irgendwann so groß ist wie die Spannung der Spannungsquelle. Dann besteht für die Elektronen kein Grund mehr, weiter in den Kondensator zu fließen.
Zitat: | Normalerweise fließt allerdings kein Strom zwischen den Kondensatorplatten, sondern es entsteht nur ein elektrisches Feld. |
Es fließt ein geringer Strom. Das Dielektrikum hat einen sehr hohen Widerstand, welcher aber nciht unendlcih hoch ist. Wenn du also nur lange genug wartest, wird jeder Kondensator sich von selbst entladen.
Zitat: | Die Kapazität des Kondensators ist von der Größe der Platten bzw. von der gemeinsamen gegenüberliegenden Fläche und der Entfernung der Platten abhängig. |
Und der Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums. Ansonsten gilt was du schreibst für einen Plattenkondensator. Es gibt aber noch andere geometrische Formen von Kondensatoren, wie Kugelkondensatoren, Zylinderkondensatoren o.ä.
Ich hoffe, das war was Du Dir vorgestellt hast. Meiner Meinung nach ist das fast schon eine wenig zu detailliert für die BU, falls Du es dafür brauchst. _________________ Pilotenboard-Wiki |
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Dacia123 Captain
Anmeldungsdatum: 16.02.2010 Beiträge: 134
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Verfasst am: Fr März 23, 2012 10:59 am Titel: |
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Perfekt, vielen Dank, das hat eigentlich genau die Fragen geklärt die ich noch hatte, bzw. wo ich mir unsicher war.
Ja evtl. ist es etwas zu detalliert, aber um es wirklich zu verstehen muss man manchmal ins Detail gehen.
Besonders das mit dem Abstand der Platten zueinander hat mir geholfen.
DANKE!! |
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Dacia123 Captain
Anmeldungsdatum: 16.02.2010 Beiträge: 134
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Verfasst am: Fr März 23, 2012 11:03 am Titel: |
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Ach doch noch eine Frage:
Zitat: | Es fließt ein geringer Strom. Das Dielektrikum hat einen sehr hohen Widerstand, welcher aber nciht unendlcih hoch ist. Wenn du also nur lange genug wartest, wird jeder Kondensator sich von selbst entladen.
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Wenn dem so ist, warum gilt der Kondensator dann als Energiespeicher?
Oder dauert es einfach ewig wie bei einer Batterie, die entläd sich ja auch wenn man lang genug wartet? |
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Sicherheitssalamander Moderator
Anmeldungsdatum: 13.07.2008 Beiträge: 1924
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Verfasst am: Fr März 23, 2012 12:52 pm Titel: |
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Dacia123 hat folgendes geschrieben: | Wenn dem so ist, warum gilt der Kondensator dann als Energiespeicher? Oder dauert es einfach ewig wie bei einer Batterie, die entläd sich ja auch wenn man lang genug wartet? |
Zitat: | Das entspricht für Kondensatoren im µF-Bereich einer Selbstentladezeitkonstante von 2000 bis 4000 s. |
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_%28Elektrotechnik%29#Isolationswiderstand_und_Selbstentladung
Hier gibt es eine kleine Auswahl an Anwendungen von Kondensatoren als Energiespeicher: http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensator_%28Elektrotechnik%29#Energie-_und_Ladungsspeicher . Vielleicht reicht Dir das ja schon als Antwort. Ich vermute Du hast eine falsche Vorstellung von dem Begriff "Energiespeicher".
Dacia123 hat folgendes geschrieben: | Ja evtl. ist es etwas zu detalliert, aber um es wirklich zu verstehen muss man manchmal ins Detail gehen. |
Versteh mich nicht falsch, ich finde es gut, wenn sich jemand mit Physik beschäftigt. Ich wollte Dir nur sagen, dass Du die Sachen höchstwahrscheinlich in der BU nicht brauchen wirst. Von daher würde ich dafür die Grundlagen nicht vernachlässigen. Wenn Du die schon kannst, umso besser. _________________ Pilotenboard-Wiki |
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Dacia123 Captain
Anmeldungsdatum: 16.02.2010 Beiträge: 134
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Verfasst am: Fr März 23, 2012 8:15 pm Titel: |
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Zitat: | Versteh mich nicht falsch, ich finde es gut, wenn sich jemand mit Physik beschäftigt. Wink Ich wollte Dir nur sagen, dass Du die Sachen höchstwahrscheinlich in der BU nicht brauchen wirst. Von daher würde ich dafür die Grundlagen nicht vernachlässigen. Wenn Du die schon kannst, umso besser. Wink |
Haha, nein, kein Problem, hab ich nicht falsch verstanden.
Aber nett gemeint danke.
Ich kann einfach immer besser lernen wenn ich Prozesse komplett (oder sagen wir mal die Abläufe vollständig, nicht jeden einzelnen physikalischen Prozess) verstehe.
Einfach nur auswendig lernen kann doch jeder
Danke jedenfalls für deine super Hilfe, hast mir echt geholfen. |
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