Kondensator Erklärt - kondensatoren
Summary
TLDRIn diesem Video erklärt Paul von 'Ingenieur's Mentalität' die Funktionsweise und Bedeutung von Kondensatoren. Er vergleicht sie mit einer Batterie, die Strom speichert, aber schneller auf- und entladen kann. Er erklärt, wie ein Kondensator Strom speichert und in einem Stromkreis versorgt, um Unterbrechungen auszugleichen. Der interne Aufbau von Kondensatoren und die Bedeutung ihrer Kapazität und Spannung werden behandelt. Zudem zeigt er, wie man die Kapazität und gespeicherte Spannung mit einem Multimeter misst und warnt vor den Gefahren von Kondensatoren, die nach dem Entladen noch hohe Spannungen aufweisen können.
Takeaways
- 🔌 Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauelement, das elektrische Ladungen speichert und ausgleicht.
- 💡 Kondensatoren ähneln Batterien, können jedoch schneller aufladen und entladen, was für schnelle Energiespeicherung wichtig ist.
- 💧 Der Funktionsweise eines Kondensators kann man sich anhand eines Wassertanks vorstellen, der Wasser speichert und im Bedarfsfall abgibt.
- 🏗️ Innerhalb eines Kondensators befinden sich zwei metallene Platten, die durch ein isolierendes Material getrennt sind, um die Aufladung zu speichern.
- ⚡ Die Ladungsspeicherung in einem Kondensator führt zu einer Spannungsdifferenz zwischen den Platten, die als elektrisches Feld interpretiert werden kann.
- 🔋 Die Kapazität eines Kondensators, gemessen in Faraden (F), gibt an, wie viel Ladung er speichern kann.
- ⚠️ Es ist wichtig, die maximale Spannung eines Kondensators zu beachten, da er bei Überschreitung dieser Spannung beschädigt werden kann.
- 🏭 Kondensatoren werden in vielen elektronischen Geräten eingesetzt, von Leiterplatten über Motoren bis hin zu Klimaanlagen.
- 🔄 Sie werden auch zur Blindleistungskompensation eingesetzt, um Strom- und Spannungswellen in elektrischen Netzwerken auszugleichen.
- 🛠️ Die Kapazität und die gespeicherte Spannung eines Kondensators können mit einem Multimeter gemessen werden, solange Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
Q & A
Was ist ein Kondensator und welche Funktion hat er?
-Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauelement, das elektrische Ladungen speichern kann. Er ist vergleichbar mit einer Batterie, speichert Strom jedoch auf eine andere Weise. Kondensatoren können schnell aufladen und entladen, was sie für viele Anwendungen in Schaltkreisen nützlich macht.
Wie funktioniert der Aufladungsprozess eines Kondensators?
-Wenn ein Kondensator mit einer Batterie verbunden wird, wird die Spannung die Elektronen vom Minuspol zum Kondensator hinübertreiben. Die Elektronen sammeln sich auf einer Seite des Kondensators an, während die andere Seite Ladung freigibt. Das isolierende Material verhindert, dass die Elektronen zu der anderen Seite gelangen.
Was passiert, wenn der Kondensator seine maximale Spannung erreicht?
-Wenn der Kondensator die gleiche Spannung wie die Batterie erreicht, fließen keine Elektronen mehr. Der Kondensator ist dann geladen und kann den gespeicherten Strom bei Bedarf wieder abgeben.
Wie wird die Ladungsspeicherkapazität eines Kondensators gemessen?
-Die Ladungsspeicherkapazität eines Kondensators wird in Faraden gemessen, was mit dem großen F angezeigt wird. In der Praxis werden Kondensatoren jedoch normalerweise in Mikrofaraden (µF) gemessen.
Was ist die Bedeutung der Spannungsangabe auf einem Kondensator?
-Die Spannungsangabe gibt an, wie viel Spannung der Kondensator maximal verkraften kann. Überschreiten dieses Wertes kann zum Explosion des Kondensators führen.
Wo sind Kondensatoren in der Praxis eingesetzt?
-Kondensatoren werden in Leiterplatten, in größeren Gebäuden zur Blindleistungskondensation, in Induktionsmotoren, Deckenventilatoren, Klimaanlagen und sogar in riesigen Kondensatoren zum Ausgleichen von Leistungsschwankungen in großen Gebäuden eingesetzt.
Wie kann man die Kapazität eines Kondensators mit einem Multimeter messen?
-Um die Kapazität eines Kondensators zu messen, schalten Sie das Multimeter auf die Kondensatorfunktion. Verbinden Sie den roten Draht mit der positiven Seite und den schwarzen Draht mit der negativen Seite des Kondensators. Nach einer kurzen Verzögerung zeigt das Multimeter den Messwert an.
Was ist der Unterschied zwischen einer Spannungsmessung und einer Kapazitätsmessung am Kondensator?
-Beim Messen der Spannung vergleicht das Multimeter zwei verschiedene Punkte, um die Spannungsdifferenz zu ermitteln. Beim Messen der Kapazität wird der Kondensator aufgeladen und entladen, um seine Ladungsspeicherkapazität zu bestimmen.
Warum ist Vorsicht beim Umgang mit Kondensatoren wichtig?
-Vorsicht ist wichtig, weil Kondensatoren Strom speichern können und nach dem Trennen aus einem Stromkreis noch hohe Spannungswerte aufweisen können. Um Stromschläge zu vermeiden, sollte der Kondensator sicher entladen werden, bevor man mit ihm arbeitet.
Wie kann man einen Kondensator sicher entladen?
-Um einen Kondensator sicher zu entladen, schalten Sie das Messgerät auf Gleichspannung, verbinden Sie den roten Draht mit der positiven Seite des Kondensators und den schwarzen Draht mit der negativen Seite. Anschließend sollte der Kondensator an einen Widerstand angeschlossen werden, um die Spannung sicher abzubauen.
Outlines
🔌 Grundlagen von Kondensatoren
In diesem Abschnitt wird erklärt, was ein Kondensator ist und wie er funktioniert. Ein Kondensator speichert elektrische Ladungen und wird oft in Schaltkreisen verwendet, um Stromunterbrechungen auszugleichen. Er wird mit einem Vergleich zum Speichern von Wasser in einem Tank veranschaulicht, der Strom speichert und im Falle von Unterbrechungen eine kontinuierliche Versorgung gewährleistet. Der Kondensator besteht aus zwei metallischen Platten, die durch ein isolierendes Material getrennt sind, und kann schnell auf- und entladen, was für die Verwendung in fast jeder Leiterplatte von Vorteil ist.
🔋 Aufbau und Funktionsweise von Kondensatoren
Dieser Abschnitt erläutert den Aufbau eines Kondensators, der aus zwei leitenden Metallplatten besteht, die durch ein isolierendes Material wie Keramik getrennt sind. Es wird erklärt, wie die Ladungsspeicherung im Kondensator funktioniert, indem eine Seite mit Elektronen beladen wird, während die andere Seite Elektronen abgibt. Dadurch entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Seiten. Der Kondensator kann Strom speichern und bei Bedarf wieder abgeben, was durch das Zusammenspiel von elektrischen Feld und Ladungsverteilung ermöglicht wird. Es wird auch auf die Bedeutung der Kapazität und der maximalen Spannung eines Kondensators eingegangen, die auf der Komponente angegeben sind.
Mindmap
Keywords
💡Kondensator
💡Elektrizität
💡Aufladung
💡Entladung
💡Spannung
💡Elektrisches Feld
💡Kapazität
💡Isoliermaterial
💡Blindleistung
💡Multimeter
Highlights
Kondensatoren speichern elektrische Ladung und ähneln einer Batterie, können aber schneller aufladen und entladen.
Kondensatoren sind in fast jeder Leiterplatte vorhanden und werden zur Ausgleichs von Stromunterbrechungen verwendet.
Der Funktionsweise eines Kondensators wird durch den Vergleich mit einem Wassertank und einer Wasserleitung erklärt.
Innerhalb eines Kondensators befinden sich zwei leitende Metallplatten, die durch ein elektrisches Isoliermaterial getrennt sind.
Die Polarisation des Isoliermaterials bei Kontakt mit einem elektrischen Feld wird erwähnt.
Die elektrische Ladung wird im Kondensator gespeichert, was zu einer Spannungsdifferenz zwischen den beiden Platten führt.
Ein Kondensator kann mit einem Multimeter gemessen werden, um die Spannung und die Kapazität zu bestimmen.
Die Kapazität eines Kondensators wird in Mikrofarads (µF) gemessen.
Die Spannung eines Kondensators gibt an, wie viel Spannung er maximal verkraften kann, bevor er kaputt geht.
Kondensatoren werden in Gebäuden zur sogenannten Blindleistungskondensierung eingesetzt, um Strom- und Spannungswellen auszugleichen.
Kondensatoren werden auch verwendet, um Spannungsspitzen bei der Umwandlung von AC/DC zu dämpfen.
Die Verwendung von Kondensatoren kann zu einer gleichmäßigeren Stromversorgung beitragen, die eher wie Gleichstrom aussieht.
Kondensatoren müssen vorsichtig behandelt werden, da sie nach dem Trennen aus einem Stromkreis noch eine hohe Spannung speichern können.
Um die Spannung eines Kondensators zu überprüfen, wird ein Messgerät auf Gleichspannung eingestellt und an den Kondensator angeschlossen.
Die Kapazität eines Kondensators kann mit einem Multimeter gemessen werden, wobei die Messwerte nahe am angegebenen Wert liegen, aber nicht genau entsprechen.
Das Video bietet einen praktischen Einblick in die Funktionsweise von Kondensatoren und ihre Anwendung in verschiedenen technischen Kontexten.
Die praktische Verwendung von Kondensatoren in Leiterplatten, Induktionsmotoren, Klimaanlagen und Gebäudeleistungsausgleich wird beschrieben.
Transcripts
[Applaus]
hallo allerseits hier ist paul von
ingenieurs mentalität in diesem video
werfen wir einen leeren blick auf
kondensatoren und sehen uns an wie sie
funktionieren wo sie eingesetzt werden
und warum sie wichtig sind denke bitte
daran dass elektrizität gefährlich ist
und tödlich sein kann
daher solltest du über die notwendigen
kenntnisse verfügen um elektrische
arbeiten durchzuführen berühre bitte
auch nicht die anschlüsse eines
kondensators da dies zu einem
elektrischen schlag führen kann was ist
ein kondensator überhaupt ein
kondensator speichert eine elektrische
ladung er ist in etwa wie eine batterie
er speichert den strom nur auf andere
weise außerdem kann er auch nicht so
viel strom speichern
dafür kann er sich aber viel schneller
auf und entladen
das ist sehr nützlich weshalb man
kondensatoren auf fast jeder
leiterplatte findet
wie funktioniert ein kondensator
stell dir zunächst eine wasserleitung
vor durch die wasser fließt
das wasser fließt so lange bis wir das
ventil schließen dann kommt kein wasser
mehr heraus wenn wir das wasser nach dem
ventil in einen tank fließen lassen wird
der tank zwar einen teil des wasser
speichern aber trotzdem fließt das
wasser weiterhin aus der leitung
wenn wir das ventil schließen fließt
kein wasser mehr in den tank aber wir
haben trotzdem noch einen wasservorrat
bis der tank leer ist
solange sich wasser im tank befindet
können wir das ventil so oft öffnen und
schließen wie wir wollen und wir haben
eine ununterbrochene wasserzufuhr
solange wir den tank nicht vollständig
entleeren
so können wir einen wassertank zur
aufbewahrung von wasser verwenden und
unterbrechungen in der versorgung
ausgleichen
in elektrischen schaltkreisen fungiert
der kondensator als wassertank und
speichert strom
diesen gibt er frei um
versorgungsunterbrechungen auszugleichen
wenn wir einen einfachen stromkreis ohne
kondensator sehr schnell ein und
ausschalten lind das licht
wenn wir jedoch einen kondensator in den
stromkreis einfügen bleibt das licht
auch während der unterbrechungen
zumindest kurzzeitig eingeschaltet da
der kondensator nun den stromkreis
entlädt und mit strom versorgt
im inneren eines basis kondensators gibt
es zwei leitende metallplatten die
typischerweise aus aluminium bestehen
diese werden durch ein elektrisches
isoliermaterial wie keramik getrennt die
leg trio bedeutet dass das material bei
kontakt mit einem elektrischen feld
polarisiert wird
wir werden in kürze sehen was das
bedeutet eine seite des kondensators ist
mit der positiven seite und die andere
mit der negativen seite des
schaltkreises verbunden
auf der seite des kondensators sieht man
einen streifen und ein symbol das
anzeigt welche seite negativ ist
außerdem ist die negative seite kürzer
wenn wir einen kondensatoren eine
batterie anschließend rückt die spannung
die elektronen vom minuspol zum
kondensator hinüber
die elektronen sammeln sich dann auf
einer seite des kondensators während die
andere seite ein paar der elektronen
frei setzt wegen dem isoliermaterial
können die elektronen jedoch nicht zur
anderen seite gelangen wenn der
kondensator nach einer weile die gleiche
spannung wie die batterie erreicht hat
fließen keine elektronen mehr
jetzt befindet sich eine ansammlung von
elektronen auf einer seite das heißt der
strom ist gespeichert und kann bei
bedarf wieder abgegeben werden da sich
auf einer seite mehr elektronen befinden
als auf der anderen und die elektronen
negativ geladen sind haben wir nun eine
negative und eine positive seite sodass
eine potenzial oder spannungs differenz
zwischen den beiden entsteht
das kann mit einem multimeter gemessen
werden
eine spannung ist wie eindruck wenn wir
eine spannung messen messen wir im
grunde die differenz oder den potenzial
unterschied zwischen zwei punkten bei
einer druck wasserleitung können wir den
druck mit einem manometer sehen
auch hier vergleicht das druckmessgerät
zwei verschiedene punkte den druck
innerhalb der leitung im vergleich zum
umliegenden druck außerhalb der
leitungen
wenn der tank leer ist zeigt das
manometer null an weil der druck
innerhalb des tankes gleich dem druck
außerhalb des tages ist und das
manometer nichts zum vergleich nach
innen und außen ist der druck gleich
dasselbe gilt für die spannung auch hier
werden zwei punkte verglichen
1,5 volt batterie messen dann lesen wir
eine differenz von 1,5 volt zwischen den
beiden enden aber wenn wir das selbe
ende messen ergibt dass 0 weil es keine
differenz gibt und beide punkte gleich
sind
beim kondensator messen wir eine
spannungs differenz die durch die
ansammlung von elektronen entsteht
zwischen den beiden punkten
diesen messwert können wir auch da noch
lesen wenn die batterie abgeklemmt wurde
wenn du jetzt an magnete zurückdenkt
dann weißt du dass sich die gegensätze
gegenseitig anziehen
dasselbe geschieht beim aufbau von
negativ geladenen elektronen
sie werden von den positiv geladenen
teilchen der gegenüberliegenden seite
angezogen können diese aber wegen dem
isolierenden material nie erreichen
diese anziehungskraft zwischen den
beiden seiten ist ein elektrisches feld
das die elektronen an ort und stelle
hält bis sich ein anderer weg ergibt
wenn wir jetzt eine kleine lampe im
stromkreis platzieren gibt es für die
elektronen einen weg über den sie die
gegenüberliegende seite erreichen können
die elektronen fließen durch die lampe
und treiben sie an bis sie die andere
seite des kondensators erreichen
das geschieht allerdings nur so lange
bis sich die elektronen anzahl auf
beiden seiten ausgleicht dann ist die
spannung wieder gleich null
es gibt keine schubkraft und es fließen
keine elektronen sobald wir die batterie
dann wieder anschließen lädt sich der
kondensator auf dadurch kann die
stromversorgung auch mal unterbrochen
werden da der kondensator während dieser
unterbrechung trotzdem noch strom
liefert und wo setzt man solche
kondensatoren ein kondensatoren werden
überall benutzt in leiterplatten sehen
sie in der regel in etwa so aus und in
technischen zeichnungen sehen sie in der
regel so aus
es gibt auch größere kondensatoren wie
zb für induktions motoren
deckenventilatoren oder klimaanlagen und
sogar riesige kondensatoren wie die hier
die eine schlechte leistung in großen
gebäuden ausgleichen
auf der seite eines kondensators finden
wir zwei werte kapazität und spannung
die kapazität des kondensators wirtin
fahrrad gemessen was mit einem großen f
angezeigt wird
da ein kondensator jedoch normalerweise
in mikro fahrrad gemessen wird steht
kurz davor noch ein mikro symbol das wie
der buchstabe uhr mit einem kleinen
strich aussieht der andere wert ist die
spannung die ihr wollt mit einem großen
frau angegeben ist
auf dem kondensator gibt der spannungs
wert an wie viel spannung der
kondensator maximal verkraften kann
mehr zum thema spannung findest du bei
uns in einem anderen video den link dazu
findest du in der infobox
wie bereits erwähnt ist der kondensator
auf eine bestimmte spannung ausgelegt
wenn ich diesen wert überschreiten
explodiert er das sieht man hier in
zeitlupe
ziemlich cool was
warum benutzt man kondensatoren
meistens werden kondensatoren in großen
gebäuden zur sogenannten blind leistungs
kondensation verwendet
wenn zu viele induktive lasten in einem
stromkreis eingefügt werden geraten die
strom und spannung wellen aus dem
gleichtakt und der strom hängt hinter
der spannung
insa touren wirken dem entgegen und
bringen die wellen wieder in einklang
zum thema blind leistungs kompensation
haben wir auch schon ein video des toten
in der infobox findest
eine weitere sehr häufige anwendung ist
der ausgleich von spitzen bei der
umwandlung von ac/dc
mit einer grätz schaltung wird die sinus
welle umgekehrt um den negativen zyklus
in eine positive richtung fließen zu
lassen wodurch der schaltkreis glaubt er
bekäme gleichstrom eines der probleme
bei dieser methode sind jedoch die
lücken zwischen den spitzen
aber wie wir bereits gesehen haben kann
man hier einen kondensator verwenden der
während dieser unterbrechung strom an
den schaltkreis abgibt das sorgt für
eine gleichmäßige stromversorgung sodass
sie mehr wie ein gleichstrom aussieht
die kapazität und die gespeicherte
spannung kann man mit einem multimeter
messen
allerdings haben nicht alle multimeter
diese funktion aber unten in der infobox
findet ihr einen link zu dem modell das
ich persönlich benutzer mit
kondensatoren muss man sehr vorsichtig
sein da sie strom speichern und auch
dann noch hohe spannungswerte haben
können wenn sie von einem stromkreis
getrennt sind
um die spannung zu überprüfen schalten
wir unser messgerät auf gleichspannung
und verbinden dann den roten rad mit der
positiven seite des kondensators und den
schwarzen draht mit der negativen seite
wenn wir einen messwert von mehreren
wollte erhalten sollten wir den
kondensator durch sicheres anschließend
an einen widerstand entladen und die
spannung weiterhin ablesen
wir wollen sicherstellen dass die
voltzahl bis in den millivolt bereich
reduziert wird da wir sonst einen
stromschlag kriegen können
um die kapazität zum essen schalten wir
das messgerät einfach auf die
kondensator funktion um wir verbinden
den roten draht mit der positiven seite
und den schwarzen rat mit der negativen
seite nach einer kurzen verzögerung gibt
uns das messgerät einen messwert dieser
messwerte liegt vermutlich nahe am
angegebenen wert ist aber nicht ganz
genau
zum beispiel steht auf diesen
kondensator 1000 micro fahrrad aber wenn
wir ihn ablesen erhalten wir einen
messwert von etwa 9 146 auf dem hier
steht 33 micro fahrrad aber wir müssen
etwa 36 okay leute das war's mit diesem
video aber um noch mehr zu lernen könnt
ihr auf eines der angezeigten videos
klicken die euch direkt zur nächsten
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vergesst auch nicht uns auf facebook
twitter instagram und natürlich auf
engineering mindset punkt kommt zu
folgen
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