Elektrisches Feld und
Kondensator
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Grundlagen
Elektrotechnik
Mechatronik
Inhalt:
Einführung
1.
Der Blitz
2.
Das elektrische Feld
3.
Die elektrische Feldstärke
4.
Elektr. Feld als Energiespeicher
5.
Abschirmung d. elektr. Feldes
6.
Aufgaben z. elektrischen Feld
7.
Isolierstoff im elektr. Feld
8.
Isolierstoffeigenschaften
9.
Aufgaben zu Isolierstoffen
10. Kapazität des Kondensators
11. Aufbau von Kondensatoren
11. Aufgaben zum
Kondensatoraufbau
12. Kondensator an
Gleichspannung
13. Kondensator an
Rechteckspannung
14. Kondensator an sinusförmiger
Wechselspannung
15. Kapazitiver Blindwiderstand
16. Aufgaben zum
Kondensatorverhalten
10.1 Wickelkondensator
10.2 MP/MK- Kondensator
10.3 Elektrolytkondensator
Fachlexikon
Impressum
5. Abschirmung eines elektrischen Feldes
Das vom geladenen Kondensator stammende elektrische Feld führt zur Ladungstrennung in
den Wänden des metallischen Hohlkörpers (Abbildung). Im Inneren des Hohlkörpers entsteht
aufgrund dieses Effektes ein elektrisches Feld, das auf der Abbildung von rechts nach links
eingetragen werden müsste. Dieses Feld wird aber durch das von außen wirkende Feld
kompensiert, sodass sich die Feldwirkungen im Inneren des Metallkörpers aufheben.
Das Innere von
Metallgehäusen ist feldfrei.
Metallbecher oder
metallische Ummantelungen
schirmen gegen das
elektrische Feld ab.
Aufgaben zum elektrischen Feld
Aufgaben zum elektrischen Feld
10.2 MP- oder MK- Kondensator
Dieser Kondensator wird aus zwei aufeinander liegenden Folien gewickelt. Die Folien
bestehen entweder aus Papier (MP) oder aus Kunststoff (MK). Sie sind einseitig mit Metall,
z.B. Aluminium oder Zink, bedampft. Die Dicke der Metallschicht beträgt etwa 0,05 µm. Die
erforderliche Dicke des Papiers oder Kunststoffs hängt von der Nennspannung ab.
Kommt es bei einem MP- oder MK-Kondensator zu einem Durchschlag durch eine zu hohe
Spannung, so entsteht am Durchschlagspunkt eine große Stromdichte. Die dünne
Metallschicht verdampft an dieser Stelle. Das Dielektrikum verkohlt an der
Durchschlagsstelle.
Der Ausheilvorgang dauert etwa 10 µs bis 50 µs und macht sich in elektronischen Schaltung
als Störimpuls bemerkbar.
Nach 1000 Ausheilvorgängen sinkt die Kapazität eines MP-Kondensators um etwa 1%.
Anwendung: Sehr breiter Anwendungsbereich vom Lautsprecherbau bis zum
Kondensatormotor. Seine Eigenschaft zur Selbstheilung macht ihn zu einem
bevorzugten Bauelement. Im Bereich höherer Frequenzen ist der Kondensator
nicht einsetzbar.
Sehr verbreitet ist der MKP-Kondensator,
dessen Kunststofffolie aus Polypropylen
besteht.
15. Kondensator an sinusförmiger Wechselspannung
Immer wenn die Spannung an einem Kondensator schnell geändert wird, fließt ein hoher
Strom. Dies gilt z.B. bei einer Rechteckspannung während der Umschaltmomente.
Auch bei einer Sinusspannung ist diese Aussage zutreffend: Während der Nulldurchgänge,
wo sich die Spannung am schnellsten ändert, sind die Stromwerte im Maximum. Zu den
Zeitpunkten der Spannungsmaxima, wo die Spannungswerte sich für einen Moment
überhaupt nicht ändern, finden wir den Nulldurchgang des Stromes.
Strom und Spannung
sind zu einander um
90 Grad
phasenverschoben.
Der Strom eilt der
Spannung voraus.
Die Energie pendelt
zwischen
Spannungsquelle
und Kondensator hin
und her.
Die Aussagen gelten
streng genommen
nur für einen idealen
Kondensator ohne
Verluste. Diese
Voraussetzung ist in
der Praxis bei
niedrigen
Frequenzen
weitgehend erfüllt.
Wechselstromkreis
Autor:
Klaus-Peter Wagner
Hoföschle 11
87439 Kempten im Allgäu
Kontakt:
[email protected]
Elektrotechnik
Mechatronik

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