Kondensatoren sind Bauelemente, die elektrische Ladungen bzw. elektrische Energie speichern können. Die Fähigkeit wird als elektrische Kapazität bezeichnet und in der Einheit „Farad" gemessen.

Die einfachste Form eines Kondensators besteht aus zwei gegenüberliegenden Metallplatten. Dazwischen befindet sich ein Dielektrikum, welches keine elektrische Verbindung zwischen den Metallplatten zulässt. Das Dielektrikum ist als Isolator zu verstehen.

Legt man an einen Kondensator eine Spannung an, so entsteht zwischen den beiden metallischen Platten ein elektrisches Feld. Die eine Platte nimmt positive, die andere Platte negative Ladungsträger auf. Die Verteilung der Ladungsträger ist auf beiden Seiten gleich groß.

Kondensatoren unterscheiden sich nach Art der Spannung. Es gibt Gleichspannungs- und Wechselspannungskondensatoren. Gleichspannungskondensatoren sind gepolt. Die Anschlüsse dürfen nicht vertauscht werden. Wechselspannungskondensatoren sind ungepolt und dürfen sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichspannung betrieben werden. Die Höhe des Effektivwerts der Nennwechselspannung darf dabei nicht überschritten werden.

Kondensatoren werden in vielen elektrischen Anlagen und in nahezu jedem elektronischen Gerät eingesetzt. Sie werden beispielsweise als elektrische Energiespeicher, Blindwiderstände oder frequenzabhängige Widerstände verwendet.

Chip-kondensatoren[online].123rf.[vid. 10.12.2013].

Hier sieht man verschiedene Typen von Kondensatoren. (Kondensatoren [online] Wikimedia [vid. 26.3.2013].)

Wie verhält sich ein Kondensator in einem Stromkreis? Der Kondensator besteht aus zwei Metallplatten, die durch eine isolierende Schicht getrennt sind. Durch den Kondensator kann daher kein Strom fließen.

Betrachte dazu die gezeigte Schaltung. Du erkennst den Stromkreis. Wenn du den Tastschalter drückst und damit den Stromkreis schließt, geschieht nichts Sichtbares. Du hast nichts anderes erwartet.

Tatsächlich hast du den Kondensator aufgeladen. Sehen kannst du es allerdings nicht. Die Wahl des Kondensators mit einer Kapazität von 47 nF war rein willkürlich. Jeder Keramik-Kondensator gibt dir das gleiche Resultat.

Kondensator in Gleichstromschaltungen: Ganz wichtig an diesem Punkt...alle Experimente werden in Gleichstromschaltungen durchgeführt!

Kondensatoren werden überwiegend in Wechselstromschaltungen und bei Signalen mit einer hohen Frequenz eingesetzt. Um die Gründe dafür zu verstehen, hilft es dir zu wissen, wie Kondensatoren sich in Gleichstromschaltungen verhalten.

Ein Kondensator und eine Batterie speichern elektrische Energie. Wie unterscheiden sich ihre Kapazitäten? Dies erfährst du hier.

Eine handelsübliche 9V Block Batterie speichert 500 mAh. Sie ist in der Lage 500 mA eine Stunde lang zu liefern. (Eine Taschenlampe mit einer 4,5 W Glühlampe leuchtet 3600 Sekunden lang.) Ein mit 9 V aufgeladener 100 μF Elektrolytkondensator ist in der Lage 0.9 mA eine Sekunde lang zu liefern. (Eine Taschenlampe mit einer 4,5 W Glühlampe leuchtet 0,0018 Sekunden lang.) Um also die 9 V Block Batterie zu ersetzen, brauchst du einen Kondensator mit 200 Farad oder 2 Millionen 100 μF-Kondensatoren. 3)

Batterien lassen sich demnach nicht ohne Weiteres durch Kondensatoren ersetzen.

Wie verhalten sich zwei Kondensatoren in einer Reihenschaltung? Welche Gesamtkapazität ergibt sich daraus? Dies untersuchst du hier.

Dieses Mal fügst du dem Experiment 3 einen 100 μF Kondensator in Reihe mit C1 hinzu. Baue dazu die gezeigte Schaltung auf.

Reihenschaltung: Sind die Komponenten so geschaltet, dass es nur einen einzigen Pfad für den Strom durch die Komponenten gibt, so spricht man von einer Reihenschaltung.

Aus der Kirchhoffschen Knotenregel folgt, dass durch alle Komponenten der gleiche Strom fließt. Beobachte wiederum die Zeit, die du benötigst um die zwei Kondensatoren zu laden und zu entladen. Du wirst feststellen, dass die Leuchtdioden halb so lange leuchten, als mit nur einem 100 μF Kondensator. Für zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren berechnet sich die Gesamtkapazität CTotal mit: 1 / CTotal = 1 / C1 + 1 / C2 Die Formel kannst du auch umschreiben und erhältst: CTotal = ( C1 * C2 ) / ( C1 + C2 ) = ( 100 μF * 100 μF ) / ( 100 μF + 100 μF ) = 50 μF Die Kapazität einer Reihenschaltung ist demnach kleiner als die kleinste einzelne Kapazität. 4)