Der Kondensator

Lädt man einen Kondensator kurz an einer Batterie auf und schließt danach eine Lampe an, leuchtet sie kurz auf – obwohl keine Batterie mehr angeschlossen ist.

• Kondensator:ein Bauteil, das elektrische Ladung speichert und später wieder abgibt.
• Unterschied zur Batterie:er erzeugt selbst keine Spannung, er gibt nur zurück, was beim Laden hineingesteckt wurde.
• Schnell:er nimmt Ladung in Sekundenbruchteilen auf und gibt sie ebenso schnell wieder ab.

Ein einfaches Experiment zeigt, dass ein Kondensator Ladung festhält, auch wenn er nicht mehr an der Batterie hängt.

• Aufbau:Batterie, Kondensator aus zwei Metallplatten, Lampe und ein Umschalter, der den Kondensator mit der Batterie oder mit der Lampe verbindet.
• 1. Laden:Schalter auf „Laden“ – der Kondensator hängt an der Batterie.
• 2. Trennen:Schalter in die Mitte – der Kondensator ist mit nichts mehr verbunden.
• 3. Entladen:Schalter auf „Entladen“ – der Kondensator ist jetzt nur mit der Lampe verbunden.

Führe die drei Schritte durch und beobachte die Lampe. Wiederhole das Experiment danach mit großen Platten.

Die blauen Punkte sind Elektronen in den Leitungen. Zwischen den Platten fließt keine Ladung.

• Beobachtung:nach dem Trennen bleibt die Ladung auf den Platten; erst über die Lampe fließt sie ab – die Lampe blitzt kurz auf und wird schnell dunkler.
• Ohne Laden:die Lampe bleibt dunkel.
• Große Platten:die Lampe leuchtet länger – größere Platten speichern mehr Ladung.

Jeder Kondensator besteht aus denselben zwei Teilen: zwei Leitern und einem Isolator dazwischen.

• Platten:zwei leitende Flächen, die sich nicht berühren.
• Dielektrikum:der Isolator zwischen den Platten, z. B. Luft, Kunststofffolie, Keramik oder Glas.
• Plattenkondensator:die einfachste Bauform – zwei parallele Metallplatten im Abstand \(d\).
• Schaltzeichen:zwei gleich lange parallele Striche; beim gepolten Elektrolytkondensator ist eine Seite mit + markiert.

Beim Laden verschiebt die Quelle Elektronen von einer Platte auf die andere. Durch das Dielektrikum selbst fließt dabei keine Ladung.

• Laden:die Quelle zieht Elektronen von einer Platte ab und schiebt sie auf die andere – es fließt nur kurz ein Strom.
• Ladung Q:eine Platte trägt \(+Q\), die andere \(-Q\); insgesamt bleibt der Kondensator neutral. Mit „Ladung des Kondensators“ meint man den Betrag \(Q\) auf einer Platte.
• Feld:zwischen den Platten entsteht ein homogenes Feld mit \(E=\dfrac{U}{d}\); dort sitzt die gespeicherte Energie.

Kondensatoren stecken in fast jedem elektronischen Gerät – meist dort, wo Ladung kurz gespeichert und schnell wieder abgegeben werden muss.

• Kamerablitz:ein Kondensator wird langsam geladen und entlädt sich in einem Sekundenbruchteil über die Blitzröhre.
• Netzteil:Kondensatoren glätten die Spannung, indem sie kurze Lücken mit gespeicherter Ladung überbrücken.
• Touchscreen:der Finger verändert winzige Kondensatoren unter dem Glas; das Gerät erkennt so die Berührung.
• Mikrofon:im Kondensatormikrofon schwingt eine Platte mit dem Schall; dadurch ändert sich die gespeicherte Ladung.