Ein Kondensator ist ein elektrisches Bauteil, das Energie in einem elektrischen Feld speichert. Das Gerät besteht aus zwei Metallplatten, die durch ein Dielektrikum oder einen Isolator getrennt sind. Wenn an seinen Klemmen eine Gleichspannung angelegt wird, zieht der Kondensator einen Strom und lädt sich weiter auf, bis die Spannung an den Klemmen gleich der Versorgung ist. In einem Wechselstromkreis, in dem sich die angelegte Spannung ständig ändert, wird der Kondensator kontinuierlich mit einer von der Versorgungsfrequenz abhängigen Geschwindigkeit geladen oder entladen.
Kondensatoren werden häufig verwendet, um die DC-Komponente in einem Signal herauszufiltern. Bei sehr niedrigen Frequenzen verhält sich der Kondensator eher wie ein offener Stromkreis, während sich das Gerät bei hohen Frequenzen wie ein geschlossener Stromkreis verhält. Beim Laden und Entladen des Kondensators wird der Strom durch die innere Impedanz, eine Form des elektrischen Widerstands, begrenzt. Diese interne Impedanz wird als kapazitive Reaktanz bezeichnet und in Ohm gemessen.
Was ist der Wert von 1 Farad?
Das Farad (F) ist die SI-Einheit der elektrischen Kapazität und misst die Fähigkeit einer Komponente, Ladung zu speichern. Ein Ein-Farad-Kondensator speichert ein Coulomb Ladung mit einer Potentialdifferenz von einem Volt an seinen Anschlüssen. Die Kapazität kann aus der Formel berechnet werden
C=\frac{Q}{V}
woCist die Kapazität in Farad (F),Qist die Ladung in Coulomb (C), undVist die Potentialdifferenz in Volt (V).
Ein Kondensator von der Größe eines Farads ist ziemlich groß, da er viel Ladung speichern kann. Die meisten elektrischen Schaltungen benötigen keine so großen Kapazitäten, daher sind die meisten verkauften Kondensatoren viel kleiner, typischerweise im Pico-, Nano- und Mikrofarad-Bereich.
Der mF-zu-μF-Rechner
Die Umrechnung von Millifarad in Mikrofarad ist ein einfacher Vorgang. Sie können einen Online-mF-zu-μF-Rechner verwenden oder eine PDF-Kondensatorumrechnungstabelle herunterladen, aber mathematisches Lösen ist eine einfache Operation. Ein Millifarad entspricht 10-3 Farad und ein Mikrofarad ist 10-6 Farad. Das umwandeln wird zu
1\text{ mF} = 1\times 10^{-3}\text{ F} = 1 \times (10^{-3}/10^{-6})\text{ μF} = 1 \times 10 ^3\text{μF}
Auf die gleiche Weise kann man Picofarad in Mikrofarad umwandeln.
Kapazitive Reaktanz: Der Widerstand eines Kondensators
Wenn sich ein Kondensator auflädt, fällt der Strom durch ihn schnell und exponentiell auf Null ab, bis seine Platten vollständig geladen sind. Bei niedrigen Frequenzen hat der Kondensator mehr Zeit zum Laden und lässt weniger Strom durch, was zu einem geringeren Stromfluss bei niedrigen Frequenzen führt. Bei höheren Frequenzen verbringt der Kondensator weniger Zeit zum Laden und Entladen und sammelt weniger Ladung zwischen seinen Platten. Dies führt dazu, dass mehr Strom durch das Gerät fließt.
Dieser "Widerstand" gegen den Stromfluss ähnelt einem Widerstand, aber der entscheidende Unterschied besteht darin, dass der Stromwiderstand eines Kondensators – die kapazitive Reaktanz – mit der angelegten Frequenz variiert. Mit zunehmender angelegter Frequenz sinkt die Reaktanz, die in Ohm (Ω) gemessen wird.
Kapazitive Reaktanz (Xc)wird mit folgender Formel berechnet calculated
X_c=\frac{1}{2\pi fC}
woXcist die kapazitive Reaktanz in Ohm,fdie Frequenz in Hertz (Hz) ist undCist die Kapazität in Farad (F).
Berechnung der kapazitiven Reaktanz
Berechnen Sie die kapazitive Reaktanz eines 420 nF Kondensators bei einer Frequenz von 1 kHz
X_c=\frac{1}{2\pi\times 1000\times 420\times 10^{-9}}=378,9\Omega
Bei 10 kHz wird die Reaktanz des Kondensators
X_c=\frac{1}{2\pi\times 10000\times 420\times 10^{-9}}=37.9\Omega
Es ist ersichtlich, dass die Reaktanz eines Kondensators mit zunehmender angelegter Frequenz abnimmt. In diesem Fall erhöht sich die Frequenz um den Faktor 10 und die Reaktanz verringert sich um einen ähnlichen Betrag.