Schaltung von Kondensatoren

Energie des Kondensators

Parallelschaltung von Kondensatoren

Die Pfeile zeigen die Richtung der Elektronenbewegung beim Aufladen.

Q verschieden, U gleich

Diese Parallelschaltung lässt sich durch einen Kondensator ersetzen, mit der Kapazität:

Ein kleines Gedankenexperiment:

 

Schiebt man zwei Kondensatoren zusammen, bis sich die Platten berühren, so hat man einen Kondensator daraus gemacht .

Die Plattenflächen addieren sich und der Plattenabstand bleibt gleich -->
Die Kapazitäten addieren sich

Zusammenfassung Parallelschaltung

Serienschaltung (Hintereinanderschaltung) von Kondensatoren

Die Batterie mit der Spannung U "pumpt" Elektronen von der linken Platte des ersten Kondensators auf die rechte Platte des dritten Kondensators. 

Sind Ladungen auf den äußeren Kondensatorplatten, tritt allerdings Influenz auf und auch alle anderen Kondensatorplatten werden aufgeladen

Die mittleren Kondensatorplatten sind nicht mit der Quelle verbunden. Ihre Gesamtladung (Vorzeichen!) ist also stets 0!

Unabhängig von der Spannung Uges der Quelle gilt:

  • Alle Kondensatorplatten aller Kondensatoren tragen stets (betragsmäßig)
    dieselbe Ladungsmenge Q. 
    Da die Kapazität der Kondensatoren aber unterschiedlich ist, gilt dies auch für die einzelnen Spannungen an den Kondensatoren:
  • Die Teilspannungen U1 und U2 und U3 addieren sich zur Gesamtspannung Uges.

 

Man kann es sich so vorstellen, dass bei einer Reihenschaltung von Kondensatoren der Plattenabstand vergrößert wird --> kleinere Kapazität

Beispiel 1:

Da alle Kondensatorplatten gleiche Ladung tragen und Q = C*U gilt, folgt:

Frage 1: Werden zwei identische Kondensatoren in Serie geschaltet, so ist die Ersatzkapazität  wie die Kapazität des einzelnen Kondensator.

Frage 2: Zunächst wird ein Kondensator aufgeladen und dann über eine Glühbirne entladen. Die Helligkeit des Aufleuchtens ist ein qualitatives Maß für die abfließende Ladung. Jetzt lädt man zwei hintereinander geschaltete Kondensatoren auf: 
Bei Entladung brennt die Birne  

Frage 3:  Die Kapazitäten von drei hintereinandergeschalteten Kondensatoren verhalten sich wie 1:2:3. Das ganze System wird auf die Spannung U aufgeladen. In welchem Verhältnis stehen
a) die Ladungen des Kondensators?
b) die Spannungen des Kondensators?

Frage 4: Welche Kapazitäten kann man durch alle möglichen Kombinationen von 3 Kondensatoren mit gleichen Kapazitäten C=10nF herstellen?

Frage 5: Was hat es denn für einen Sinn zwei Kondensatoren in Serie zu schalten wenn dadurch Q kleiner wird und sich die Gesamtkapazität verringert?

E-Mail: BRG Ried i. I - Physikauswahl Aktualisiert am 03.08.2003