Frage zum Thema Kondensator bei Wechselspannung

[Heibo]

Guten Abend,

meine Frage mag für den Wissenden fast schon infantil klingen aber ich habe da eine echtes Problem mit dem Verständnis. Es geht um den Kondensator als Bauteil.

Ich habe es so verstanden, dass der Widerstand bei einer DC Spannung sehr hoch ist. Er also keine Gleichstrom fliessen lässt. Bei AC Spannung wird Xc immer kleiner mit der steigenden Frequenz.

Anbei eine kleine Schaltung. Ich sehe es so, dass mit dem Wechsle der Spannung (AC) die obere Platte entweder negativ oder positiv "geladen" wird. Die untere Platte hat die ganze Zeit das gleiche Potenzial wie Erde. Der Strom fliesst also zur oberen Platte und dann von der oberen Patte zur Quelle.

Aber warum soll sich dann der Widerstand Xc mit der Frequenz verändern? Die Platten des Kondensators haben sich doch nicht verändert und ich kann nicht erkennen wie der Strom durch den Kondensator fliessen soll.

[fragnix]

Da fliesst auch kein Strom durch. Die Energie wird elektronenlos übertragen, und regt dann andere Elektronen an.

[Heibo]

Da fliesst auch kein Strom durch. Die Energie wird elektronenlos übertragen, und regt dann andere Elektronen an.

Wie geht das genau?

Dass auch bedeutet, dass die elektrischen und magnetischen Felder die Energie von Sender zur Antenne übertragen.

[DocEmmettBrown]

Da fliesst auch kein Strom durch. Die Energie wird elektronenlos übertragen, und regt dann andere Elektronen an.

Es fließt kein Strom durch das Dielektrikum, ja, aber durch den C als Gesamtsystem bei AC natürlich schon.

73 de Daniel

[Heibo]

Da fliesst auch kein Strom durch. Die Energie wird elektronenlos übertragen, und regt dann andere Elektronen an.

Es fließt kein Strom durch das Dielektrikum, ja, aber durch den C als Gesamtsystem bei AC natürlich schon.

73 de Daniel

Durch was wird der Strom dann geleitet?

[DocEmmettBrown]

Durch was wird der Strom dann geleitet?

Stell Dir einen langen Gang A vor und dahinter ist ein großer Raum. Dann eine unüberwindliche Trennwand. Dann wieder einen Raum (gleich groß) und wieder einen Gang B. Wenn Du jetzt den Gang A entlang läufst, kannst Du wegen der Trennwand nicht vom Raum-A nach Raum-B. Keine Chance, schaffst Du nicht. Die Trennwand, nennen wir sie einfach Dielektrikum, sperrt.

Nächster Versuch: Hier sind jetzt, was realistischer ist, beide Räume zur Hälfte gefüllt. Aufgabe: Geh in den Raum, aber sofort danach wieder raus, dann wieder rein, wieder raus, usw.. Beim gegenüberliegenden Raum genau das gleiche, nur genau entgegengesetzt. Wenn Du jetzt in den Raum rennst, rennt aus dem anderen Raum (ebenfalls anfangs halbvoll) jemand in den Gang raus. Wird die Stromrichtung umgekehrt, geschieht genau das Gegenteil. Wenn Du jetzt in beiden Gängen ein Drehkreuz hättest (nennen wir es einfach mal Ampèremeter), würdest Du ein ständiges Wechseldrehen messen. Das heißt: Für AC ist der Kondensator scheinbar (aus Sicht des Ampèremeßgeräts) durchlässig, für DC dagegen nicht, sobald er einmal aufgeladen ist. Es ist aber nur eine scheinbare Durchlässigkeit, das heißt, ein ganz bestimmtes Elektron kann nicht von einem Raum durch das Dielektrikum in den anderen Raum gelangen, nicht mal bei AC.

Dieses Beispiel mit den Gängen, Räumen, Dielektrikum und Drehkreuz kannst Du 1:1 auf einen echten Kondensator abbilden. Nur rennen da keine Personen durch Gänge, sondern Elektronen durch einen Leiter.

73 de Daniel

[Heibo]

Durch was wird der Strom dann geleitet?

Stell Dir einen langen Gang A vor und dahinter ist ein großer Raum. Dann eine unüberwindliche Trennwand. Dann wieder einen Raum (gleich groß) und wieder einen Gang B. Wenn Du jetzt den Gang A entlang läufst, kannst Du wegen der Trennwand nicht vom Raum-A nach Raum-B. Keine Chance, schaffst Du nicht. Die Trennwand, nennen wir sie einfach Dielektrikum, sperrt.

Nächster Versuch: Hier sind jetzt, was realistischer ist, beide Räume zur Hälfte gefüllt. Aufgabe: Geh in den Raum, aber sofort danach wieder raus, dann wieder rein, wieder raus, usw.. Beim gegenüberliegenden Raum genau das gleiche, nur genau entgegengesetzt. Wenn Du jetzt in den Raum rennst, rennt aus dem anderen Raum (ebenfalls anfangs halbvoll) jemand in den Gang raus. Wird die Stromrichtung umgekehrt, geschieht genau das Gegenteil. Wenn Du jetzt in beiden Gängen ein Drehkreuz hättest (nennen wir es einfach mal Ampèremeter), würdest Du ein ständiges Wechseldrehen messen. Das heißt: Für AC ist der Kondensator scheinbar (aus Sicht des Ampèremeßgeräts) durchlässig, für DC dagegen nicht, sobald er einmal aufgeladen ist. Es ist aber nur eine scheinbare Durchlässigkeit, das heißt, ein ganz bestimmtes Elektron kann nicht von einem Raum durch das Dielektrikum in den anderen Raum gelangen, nicht mal bei AC.

Dieses Beispiel mit den Gängen, Räumen, Dielektrikum und Drehkreuz kannst Du 1:1 auf einen echten Kondensator abbilden. Nur rennen da keine Personen durch Gänge, sondern Elektronen durch einen Leiter.

73 de Daniel

Das ist auch meine Verständnis. Xc wird also kleiner, da bei steigender Frequenz eine grösserer Strom ("Bewegung") gemessen werden kann. Es kommt nicht zur Sättigung der Platten wenn die Frequenz gross genug ist.

Warum werden dann aber die "Personen" in der Platte bewegt, die auf der Erde Seite sind?

[DocEmmettBrown]

Das ist auch meine Verständnis. Xc wird also kleiner, da bei steigender Frequenz eine grösserer Strom ("Bewegung") gemessen werden kann. Es kommt nicht zur Sättigung der Platten wenn die Frequenz gross genug ist.

Warum werden dann aber die "Personen" in der Platte bewegt, die auf der Erde Seite sind?

Oh, Sättigung ist dann möglich, wenn die Kapazität klein genug ist. Deswegen ist es auch tatsächlich so, daß kleinere Kondensatoren höhere Frequenzen viel besser durchlassen als größere. Das kann man sich gedanklich auch leicht herleiten.

Bei dem Raum-Personen-Modell solltest Du noch eines wissen: Die Elektronen mögen sich untereinander nicht so sehr. Die finden sich sogar regelrecht abstoßend. (Die Protonen untereinander übrigens auch.) Das bedeutet, wenn Du einen Kondensator mit Personen auf der einen Seite auflädst, finden das die Personen auf der gegenüberliegenden Seite doof und machen, daß sie Land gewinnen. Und umgekehrt natürlich analog. Daher fließen die Elektronen durchaus auch zur Erde ab bzw. werden davon in der Gegenrichtung aufgeladen.

73 de Daniel

[Heibo]

Das ist auch meine Verständnis. Xc wird also kleiner, da bei steigender Frequenz eine grösserer Strom ("Bewegung") gemessen werden kann. Es kommt nicht zur Sättigung der Platten wenn die Frequenz gross genug ist.

Warum werden dann aber die "Personen" in der Platte bewegt, die auf der Erde Seite sind?

Oh, Sättigung ist dann möglich, wenn die Kapazität klein genug ist. Deswegen ist es auch tatsächlich so, daß kleinere Kondensatoren höhere Frequenzen viel besser durchlassen als größere. Das kann man sich gedanklich auch leicht herleiten.

Bei dem Raum-Personen-Modell solltest Du noch eines wissen: Die Elektronen mögen sich untereinander nicht so sehr. Die finden sich sogar regelrecht abstoßend. (Die Protonen untereinander übrigens auch.) Das bedeutet, wenn Du einen Kondensator mit Personen auf der einen Seite auflädst, finden das die Personen auf der gegenüberliegenden Seite doof und machen, daß sie Land gewinnen. Und umgekehrt natürlich analog. Daher fließen die Elektronen durchaus auch zur Erde ab bzw. werden davon in der Gegenrichtung aufgeladen.

73 de Daniel

Man könnte sagen, dass das elektrische Feld zwischen den Platten die Ladungen auf der andren Seite beeinflusst. Daher ist der Strom auch verschoben zur Spannung.

[DocEmmettBrown]

Man könnte sagen, dass das elektrische Feld zwischen den Platten die Ladungen auf der andren Seite beeinflusst. Daher ist der Strom auch verschoben zur Spannung.

Der erste Satz stimmt. Der zweite geht aber nicht aus dem ersten hervor. Strom ist so etwas wie Fluß, deswegen fließt ja auch Strom. (Wasser fließt auch und für die Vorstellungskraft kannst Du Dir Strom auch gerne als Wasser vorstellen.) Spannung ist so etwas wie ein Wasserbehälter auf einem Berg. Je höher der Berg, umso größer der Druck des Wassers unten am Fallrohr.

Sobald der Wasser fließt, läßt der Druck im Leitungssystem etwas nach, das heißt, Strom bewirkt einen Spannungsabfall. Wenn Du also einen leeren Kondensator in einen Stromkreis einschleifst und der Strom jetzt erst mal munter fließen kann, dann sinkt erst einmal die Spannung (die steigt dann natürlich mit zunehmender Ladung), bis der Kondensator voll ist. (Ich könnte Dir jetzt auch noch erklären, wie das bei einer Spule ist, aber dann wirst Du endgültig völlig worres.) Nur soviel: Der Strom eilt beim Kondensator der Spannung, die am Kondensator anliegt, um 90° voraus. Bei einer Spule ist es genau anders herum.

73 de Daniel

[KLC]

Toll Daniel !

von: http://www.hifi-forum.de/bild/erklarbar_211981.html

Erklärbär.jpeg (8.87 KiB) 5124 mal betrachtet

Wo warst du , als ich Berufsschule hatte ??
Da hättest du mir das auch so beschreiben können.
Unser Lehrer konnte das damals nicht ....

[mibo666]

Dem schließe ich mich an, da hast du ein schwieriges Thema sehr schön bildlich aufbereitet. Klasse!
Werde ich mir merken, so vereinfacht lässt es sich wirklich schön darstellen!

Gruß

MiBo

[Heibo]

Man könnte sagen, dass das elektrische Feld zwischen den Platten die Ladungen auf der andren Seite beeinflusst. Daher ist der Strom auch verschoben zur Spannung.

Der erste Satz stimmt. Der zweite geht aber nicht aus dem ersten hervor. Strom ist so etwas wie Fluß, deswegen fließt ja auch Strom. (Wasser fließt auch und für die Vorstellungskraft kannst Du Dir Strom auch gerne als Wasser vorstellen.) Spannung ist so etwas wie ein Wasserbehälter auf einem Berg. Je höher der Berg, umso größer der Druck des Wassers unten am Fallrohr.

Sobald der Wasser fließt, läßt der Druck im Leitungssystem etwas nach, das heißt, Strom bewirkt einen Spannungsabfall. Wenn Du also einen leeren Kondensator in einen Stromkreis einschleifst und der Strom jetzt erst mal munter fließen kann, dann sinkt erst einmal die Spannung (die steigt dann natürlich mit zunehmender Ladung), bis der Kondensator voll ist. (Ich könnte Dir jetzt auch noch erklären, wie das bei einer Spule ist, aber dann wirst Du endgültig völlig worres.) Nur soviel: Der Strom eilt beim Kondensator der Spannung, die am Kondensator anliegt, um 90° voraus. Bei einer Spule ist es genau anders herum.

73 de Daniel

Das mit der Verschiebung von Storm und Spannung an Spule und Kondensator war mir noch aus Physik bewusst. Aber die Beschreibung ist wirklich sehr gut.

[DocEmmettBrown]

Das mit der Verschiebung von Storm und Spannung an Spule und Kondensator war mir noch aus Physik bewusst.

Immer daran denken: Spannung ist sowas wie (Wasser-) Druck. Und Strom ist sowas wie Wasserfluß. Dann kann man sich das ganz leicht bildlich vorstellen.

Da Du hier sowieso schon im Bastelfieber bist: Eine Spule ist nichts anderes als eine kugelgelagerte Wasserturbine, aber eine schwere mit großer Massenträgheit. Wenn Du auf die Turbine Wasserdruck ausübst, setzt sie sich nur träge in Bewegung, weil das Magnetfeld die Massenträgheit sich dem Wasser entgegenstemmt. Dadurch bleibt die Spannung anfangs erhalten und fällt erst langsam ab mit gleichzeitig zunehmendem Strom bzw. Wasserfluß und Turbinendrehzahl. Wenn Du jetzt den Wasserschlauch von der Turbine abflanschst, dann läuft die wegen der Massenträgheit einfach weiter. Genau das macht eine Spule ebenfalls: Sie induziert eine Spannung beim Zusammenbruch des Magnetfeldes.

So, und nun kommt was ganz Perverses:
Jetzt nehmen wir mal einen Kondensator Doppelwasserbehälter und befüllt die eine Hälfte randvoll mit Wasser, die andere lassen wir leer. Damit ordentlich Spannung Wasserdruck auf dem System ist, lagern wir diesen Doppelwasserbehälter etwas erhöht. Irgendwo im Leitungssystem ist ein Schalter Ventil und unten die Turbine, die beide Wasserbehälterhälften über zwei Schläuche und dem Ventil verbindet.

Wenn Du jetzt das Ventil öffnest, fließt das Wasser von der vollen Wasserbehälterkammer zur Turbine, setzt diese langsam und verzögert in Bewegung bis es in die leere Wasserbehälterhälfte halb gefüllt hat. Die Turbine hat aber Massenträgheit und läuft jetzt einfach weiter. Dadurch wird die noch halbvolle Wasserbehälterhälfte gänzlich leergesaugt und die andere stattdessen voll gefüllt (die Turbine natürlich dabei abgebremst). Jetzt ist die andere Wasserbehälterhälfte (fast) randvoll und nun geht das ganze Schauspiel rückwärts. Natürlich ist in diesem lustigen Wasserspiel immer noch Reibung und damit Energieverlust drin, also irgendwann hat sich das Wasser ausgeglichen bei einem gleichzeitigen Stopp der Turbine.

Ach, übrigens: Dieses Ding schimpft sich auch Schwingkreis.

73 de Daniel

[Heibo]

Das mit der Verschiebung von Storm und Spannung an Spule und Kondensator war mir noch aus Physik bewusst.

Immer daran denken: Spannung ist sowas wie (Wasser-) Druck. Und Strom ist sowas wie Wasserfluß. Dann kann man sich das ganz leicht bildlich vorstellen.

Da Du hier sowieso schon im Bastelfieber bist: Eine Spule ist nichts anderes als eine kugelgelagerte Wasserturbine, aber eine schwere mit großer Massenträgheit. Wenn Du auf die Turbine Wasserdruck ausübst, setzt sie sich nur träge in Bewegung, weil das Magnetfeld die Massenträgheit sich dem Wasser entgegenstemmt. Dadurch bleibt die Spannung anfangs erhalten und fällt erst langsam ab mit gleichzeitig zunehmendem Strom bzw. Wasserfluß und Turbinendrehzahl. Wenn Du jetzt den Wasserschlauch von der Turbine abflanschst, dann läuft die wegen der Massenträgheit einfach weiter. Genau das macht eine Spule ebenfalls: Sie induziert eine Spannung beim Zusammenbruch des Magnetfeldes.

So, und nun kommt was ganz Perverses:
Jetzt nehmen wir mal einen Kondensator Doppelwasserbehälter und befüllt die eine Hälfte randvoll mit Wasser, die andere lassen wir leer. Damit ordentlich Spannung Wasserdruck auf dem System ist, lagern wir diesen Doppelwasserbehälter etwas erhöht. Irgendwo im Leitungssystem ist ein Schalter Ventil und unten die Turbine, die beide Wasserbehälterhälften über zwei Schläuche und dem Ventil verbindet.

Wenn Du jetzt das Ventil öffnest, fließt das Wasser von der vollen Wasserbehälterkammer zur Turbine, setzt diese langsam und verzögert in Bewegung bis es in die leere Wasserbehälterhälfte halb gefüllt hat. Die Turbine hat aber Massenträgheit und läuft jetzt einfach weiter. Dadurch wird die noch halbvolle Wasserbehälterhälfte gänzlich leergesaugt und die andere stattdessen voll gefüllt (die Turbine natürlich dabei abgebremst). Jetzt ist die andere Wasserbehälterhälfte (fast) randvoll und nun geht das ganze Schauspiel rückwärts. Natürlich ist in diesem lustigen Wasserspiel immer noch Reibung und damit Energieverlust drin, also irgendwann hat sich das Wasser ausgeglichen bei einem gleichzeitigen Stopp der Turbine.

Ach, übrigens: Dieses Ding schimpft sich auch Schwingkreis.

73 de Daniel

Danke, das ist sehr anschaulich.