/ Elektrotechnik

Kondensator

Ladung und Energie eines Kondensators, Plattenkondensator mit Dielektrikum, Reihen- und Parallelschaltung sowie Lade- und Entladevorgang mit Zeitkonstante τ = R · C — die zentralen Gleichungen der Kapazitätsberechnung.

11 Rechner in dieser Kategorie, jeweils mit automatischer Variablen-Umstellung.

E01

Kondensatorladung

Auf einem Kondensator gespeicherte Ladung: Q = C · U. Verknüpft Kapazität und Spannung direkt mit der gespeicherten Ladungsmenge.

E02

Kondensatorenergie

Im elektrischen Feld eines Kondensators gespeicherte Energie: E_C = ½ · C · U². Quadratische Abhängigkeit von der Spannung.

E03

Plattenkondensator

Kapazität eines idealen Plattenkondensators mit Dielektrikum: C = ε₀ · εᵣ · A / d. Mit ε₀ = 8,854·10⁻¹² F/m als elektrischer Feldkonstante.

E04

Kondensator-Reihenschaltung (2)

Gesamtkapazität zweier in Reihe geschalteter Kondensatoren: C_ges = (C₁ · C₂) / (C₁ + C₂). Stets kleiner als die kleinste Einzelkapazität.

E05

Kondensator-Reihenschaltung (3)

Allgemeine Reihenschaltung von drei Kondensatoren über die Kehrwertsumme: 1/C_ges = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃. Gilt analog für beliebig viele Kondensatoren.

E06

Kondensator-Parallelschaltung

Gesamtkapazität parallel geschalteter Kondensatoren: C_ges = C₁ + C₂ + C₃. Die Einzelkapazitäten addieren sich direkt.

E07

Kondensator-Ladespannung

Spannungsverlauf am Kondensator während des Ladens über einen Vorwiderstand: U(t) = U₀ · (1 − e^(−t/(R·C))). Exponentielle Annäherung an U₀.

E08

Kondensator-Entladespannung

Spannungsverlauf während des Entladens über einen Widerstand: U(t) = U₀ · e^(−t/(R·C)). Exponentieller Abfall ausgehend von U₀.

E09

RC-Zeitkonstante

Zeitkonstante eines RC-Glieds: τ = R · C. Nach τ ist der Kondensator auf rund 63 % von U₀ geladen bzw. auf 37 % entladen.

E10

Kondensator-Ladestrom

Stromverlauf beim Laden eines Kondensators: I(t) = (U₀ / R) · e^(−t/(R·C)). Der Strom fällt exponentiell vom Anfangswert U₀/R auf null.

E11

Kondensator-Entladestrom

Stromverlauf beim Entladen eines Kondensators: I(t) = −(U₀ / R) · e^(−t/(R·C)). Negatives Vorzeichen, da die Stromrichtung dem Ladevorgang entgegengesetzt ist.