Ing: GdE: Der Kondensator als Energiespeicher
Im elektrischen Feld steckt Energie
BearbeitenIm elektrischen Feld steckt Energie. Wenn ein Stück Bernstein (oder Kunststoff) durch Reibung mit einem Wolltuch aufgeladen wird, dann ist der Bernstein in der Lage, einen Papierschnipsel anzuheben und an sich heranzuziehen.
Dabei wird die Energie des elektrischen Feldes schwächer. Elektrostatische Energie aus dem elektrischen Feld wird in Bewegungsenergie umgewandelt.
Die Energie des elektrischen Feldes befindet sich im Raum zwischen dem Bernstein und der Erde. Sie befindet sich in den „elektrischen Feldlinien“: Je dichter diese elektrischen Feldlinien sind und umso länger diese sind, desto mehr Energie ist im elektrischen Feld gespeichert.
Die elektrische Feldstärke wird in V/m oder in V/mm angegeben. Sie ist das Maß für die Stärke eines elektrischen Feldes.
Aufbau eines Kondensators aus zwei Platten
BearbeitenMan stelle sich zwei voneinander getrennte Metallplatten vor. Diese seien durch Vakuum voneinander getrennt und an eine Spannung angeschlossen.
Zwischen den Platten (und über die Ränder) entsteht dann ein elektrisches Feld.
Wenn die Platten 2 mm voneinander entfernt sind und eine Spannung von 400 V angelegt sei, dann beträgt die Feldstärke 200 V/mm.
Diese Energie kommt in die beiden Platten durch den Stromfluss, der sie aufgeladen hat. Nachdem das elektrische Feld aufgebaut ist, braucht kein Strom mehr zu fließen. Nur für den Aufbau des elektrischen Feldes wird Strom benötigt.
Wir stellen uns vor, dass an der negativen Platte sich die Elektronen an der Oberfläche drängeln, die der positiven Platte gegenüber ist. Sie werden von der positiven Spannung angezogen. Von der positiven Platte werden Elektronen abgesaugt.
Eine solche Anordnung nennt man Kondensator.
Anstatt der Platten können auch dünne Bleche (Folien), anstatt Vakuum als Isolator können Luft, Kunststoffe und andere Nichtleiter verwendet werden. Diese Anordnung findet unter anderem bei Keramikkondensatoren Verwendung. Durch viele Schichten und geringen Abstand lassen sich höhere Kapazitäten als bei einem Plattenkondensator erzeugen.
