Kondensator (Ladung)

Wie hängt Ladung mit Spannung und Kapazität zusammen?

Bei einem idealen Kondensator ist die gespeicherte Ladung Q direkt proportional zur angelegten Spannung U. Die Kapazität C ist der Proportionalitätsfaktor und beschreibt die Speicherfähigkeit des Bauteils. Verdoppelt sich die Spannung, verdoppelt sich auch die Ladung.

Die Formel

Q = C · U

Umstellungen:
    C = Q / U
    U = Q / C

Einheit: 1 Coulomb = 1 Farad · 1 Volt = 1 A·s.

Die Variablen

Minimal-Beispiel

C = 100 μF, U = 12 V:

Q = C · U = 10⁻⁴ · 12 = 1,2 · 10⁻³ C = 1,2 mC

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Glättungskondensator im Netzteil

C = 4.700 μF, U = 24 V:

Q = 4,7 · 10⁻³ · 24 ≈ 0,113 C = 113 mC

Beispiel 2 — Blitzlicht-Kondensator

Ein Kompaktblitz speichert Q = 1 C bei U = 300 V. Welche Kapazität?

C = Q / U
  = 1 / 300
  ≈ 3,33 · 10⁻³ F
  ≈ 3.300 μF

Beispiel 3 — Touchscreen-Kapazitätsänderung

C ändert sich von 5 pF auf 5,2 pF, U = 3,3 V:

ΔQ = ΔC · U
   = 0,2 · 10⁻¹² · 3,3
   ≈ 6,6 · 10⁻¹³ C
   ≈ 0,66 pC

Diese winzige Ladungsänderung detektiert der Controller als Berührung.

Beispiel 4 — Spannung nach Aufladung

Ein Kondensator C = 470 μF wurde mit Q = 50 mC geladen.

U = Q / C
  = 0,05 / 4,7 · 10⁻⁴
  ≈ 106,4 V

Beispiel 5 — Supercap-Speicher

Ein Goldcap mit C = 1 F, U = 5 V:

Q = C · U = 1 · 5 = 5 C

Fünf Coulomb entsprechen 5 A·s — genug, um einen Mikrocontroller mehrere Sekunden lang zu versorgen.