Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-11-16)
1 Wie sieht er aus?
Kondensatoren gibt es in verschiedenen Bauformen. Typisch sind zylindrische Becher, quaderförmige oder tropfenförmige Gehäuse sowie große Hochspannungskondensatoren in Metallgehäusen.
Von außen tragen sie meist Aufdrucke mit Kapazität, Nennspannung und Bauart. Die Anschlussdrähte oder -pins sind entweder axial (an beiden Enden) oder radial (an der Unterseite) herausgeführt.
Elektrolyt-Kondensator (Elko)
Das hohe zylindrische Bauelement ist ein Puffer-Kondensator (Kapazität ) für die Steuerspannung auf der Platine. Er glättet die gewandelte/gleichgerichtete Versorgungsspannung und speichert Energie für Lastspitzen, damit der Mikrocontroller nicht resetet, wenn ein Relais oder Ventil schaltet.
Folienkondensator
Das gelbe Bauelement ist ein Sicherheits-Entstörkondensator (MKP-Folie) für Netzbetrieb. Kapazität: 0.01 µF (10 nF), 275 VAC. Typ: MKP (metallisierte Polypropylen-Folie). Einsatz hier: zwischen L und N zur EMV-Entstörung (RFI-Filter) des Netzteils eines Gitarrenverstärkers.
2 Was kann er?
Ein Kondensator speichert elektrische Energie im elektrischen Feld zwischen seinen Platten. Er kann Spannung kurzzeitig speichern und wieder abgeben. Typische Anwendungen sind:
- Energiespeicher (Puffer, Stützkondensator),
- Glättung von Gleichspannungen in Netzteilen (s. Abbildung),
- Entstörung in EMV-Filtern,
- Frequenzabhängige Schaltungen (Filter, Schwingkreise),
- Phasenschieber in Drehstrommotoren,
- Kompensation von Blindleistung in Netzen.
Entstörfilter / Glättungskondensator
Dieser Elektrolytkondensator glättet die Spannungsschwankungen am Ausgang des Netzteils und sorgt dafür, dass die Schaltung mit einer stabilen Gleichspannung versorgt wird. Es fängt durch seine gespeicherte Energie auch Lastspitzen ab, die z. B. beim Anziehen von Relais entstehen.
3 Wie funktioniert er?
Ein Kondensator besteht aus zwei elektrisch leitfähigen Flächen (Platten), die durch ein Dielektrikum (Isolator) getrennt sind. Legt man eine Spannung an, sammeln sich auf den Platten gleich große, aber entgegengesetzte Ladungen und . Zwischen den Platten entsteht ein elektrisches Feld, in dem die Energie gespeichert ist.
Die gespeicherte Ladung ist proportional zur Spannung:
Die gespeicherte Energie ist:
4 Wie sieht er von innen aus?
- Folienkondensator: aufgerollte oder gestapelte Metallfolien mit Kunststofffolie als Dielektrikum.
- Keramikkondensator: dünne Keramikscheiben als Dielektrikum mit aufgedampften Elektroden.
- Elektrolyt-Kondensator (Elko): Metallfolie mit aufgebrachter Oxidschicht als Dielektrikum, leitfähiges Elektrolyt als Gegenelektrode.
- Superkondensator (Super Cap): spezielle Materialien mit extrem großer Oberfläche (Doppelschichtkondensator).
Dielektrikum
Ein Dielektrikum ist eine elektrisch nichtleitende Substanz (oder Vakuum), die in einem elektrischen Feld eine Ladung speichern kann, ohne einen Stromfluss zuzulassen. Dielektrische Materialien wie Luft, Glas oder Keramik werden als Isolatoren eingesetzt, beispielsweise in Kondensatoren oder Kabeln, um leitfähige Teile zu trennen und elektrische Felder aufzubauen. Ihre Fähigkeit, elektrische Ladungen zu speichern, wird durch die Dielektrizitätskonstante beschrieben.
5 Welche Rolle spielt er in der Lehre?
Kondensatoren verdeutlichen das Konzept der elektrischen Feldspeicherung und die Abhängigkeit zwischen Geometrie, Materialeigenschaften und elektrischen Größen. In der Wechselstromlehre sind sie zentrale Beispiele für Blindwiderstand und Phasenverschiebung. Sie sind zudem Element von Filtern, Schwingkreisen und Energiespeichern.
6 Welche Rolle spielt er in der Praxis?
Kondensatoren sind universelle Bauelemente:
- in Netzteilen zur Glättung und Energiespeicherung,
- in der EMV-Technik zur Unterdrückung von Störungen,
- in der Leistungselektronik als Puffer für hohe Ströme,
- in der Kommunikationstechnik als Frequenzfilter,
- in der Energietechnik als Kompensationskondensatoren zur Blindleistungskompensation.
Anwendung in Filterschaltungen
Die Impedanz eines Kondensators sinkt mit der Frequenz: . Dadurch können frequenzselektive Schaltungen realisiert werden. Kondensatoren parallel zum Ausgang einer Filterschaltung dämpfen hochfrequente Signale und fangen Stromspitzen ab, während sie parallel zum Ausgang hochfrequente Signale dämpfen.
Symbolik
- Kennbuchstabe in Schaltplänen: C
Die Markierung an den Anschlüssen (Kringel und Quadrat) ist nicht standardisiert. Hier gehört sie zur Darstellung in iCircuit.
