User manual

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3 Kondensatoren
Jeder kennt die Folgen einer elektrischen Aufladung von einem Teppich oder
Kunststoff-Bodenbelag. Ein Mensch kann sich auf eine Spannung von einigen
tausend Volt aufladen. Bei einer Berührung mit einem leitenden Gegenstand
kommt es dann zu einer schmerzhaften Entladung, die aber ungefährlich ist, weil
eine relativ geringe Ladung gespeichert wurde, die nur für einen sehr kurzen
Stromstoß reicht.
Kondensatoren speichern größere Ladungen schon bei geringen Spannungen.
Ein Kondensator enthält zwei voneinander isolierte Metallfolien, auf denen sich
elektrische Ladungen sammeln können. Die Folien haben nur einen geringen
Abstand und verwenden als Isoliermaterial ein Dielektrikum, also einen Stoff, der
das elektrische Feld verstärkt.
Die Kapazität eines Kondensators wird in Farad (F) gemessen. Übliche Konden-
satoren haben z. B. einige Nanofarad (nF = 0,000000001 F) oder Mikrofarad (µF
= 0,000001 F). Die Scheibenkondensatoren im Lernpaket verwenden einen
keramischen Werkstoff. Sie vertragen hohe Spannungen bis 100 V, haben aber
relativ geringe Kapazitäten von 10 nF und 100 nF. Eintausendfach größere Kapa-
zitäten bei geringeren Spannungsgrenzen bieten Elektrolytkondensatoren. Sie
enthalten eine leitende Flüssigkeit. Die eigentliche Isolierschicht besteht aus
Aluminiumoxid an der Folienoberfläche. Elektrolytkondensatoren dürfen nur in
einer Richtung an eine Spannung gelegt werden, da sich ihre Isolierschicht sonst
zersetzt.
3.1 Energiespeicher
Das Prinzip der Ladung und Entladung eines Kondensators wird in Abb. 3.1 vor-
gestellt. Ein Umschalter legt den Kondensator abwechselnd an die Batterie und
an den Verbraucher aus Vorwiderstand und LED. Ähnlich wie ein Akku nimmt
der Kondensator jedesmal einen gewissen Energiebetrag auf und gibt ihn dann an
den Verbraucher wieder ab. Der Vergleich hinkt allerdings in Bezug auf die
Anschlussspannung. Ein guter Akku behält während der Entladungszeit relativ
lange eine stabile Spannung. Ein Kondensator dagegen gibt nur Ladung ab, wenn
sich gleichzeitig seine Spannung verringert.