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Dynamische Ambivalenz des Kondensators

Dynamische Ambivalenz des Kondensators

Veröffentlicht am 14.10.2022

Es gibt einen gravierenden Unterschied zwischen Elektrik und Elektronik in der Betrachtung des Kondensators.

In der Elektrik ist der wesentliche Zweck des Kondensators der des Spannungsreservoirs, mit dem sich Spitzenbedarfe oder Schwankungen der Versorgungsspannung ausgleichen lassen. Also eine eher statische Betrachtungsweise.

In der Elektronik bedient man sich des Kondensators ebenfalls für diese Zwecke, doch hier bietet er noch mehr. Nicht nur die Frage „Geladen oder nicht geladen?“ ist in der Elektronik von Belang, sondern sehr oft die Frage „Beim Laden oder beim Entladen?“. Dies ist keine akademische Spitzfindigkeit, sondern ein elementarer Ansatz zum Verständnis vieler elektronischer Schaltungen!

So ein Kondensator verhält sich ambivalent: Ist er entladen, verhält er sich beim Anlegen einer Spannung wie ein guter Leiter, obwohl zwischen den beiden Elektroden keine elektrische Verbindung besteht. Dennoch findet ein reger Stromfluss statt. In die der negativen Betriebsspannung zugewandte Elektrode (Kathode) fließen Elektronen hinein und die gleiche Anzahl Elektronen wird vom positiven Pol der anderen Elektrode (Anode) abgezogen. Dieser Stromfluss hält so lange an, bis die interne Spannung des Kondensators das Niveau der Betriebsspannung erreicht hat.

Ein geladener Kondensator dagegen verhält sich wie ein Isolator, allerdings nur solange sich die Betriebsspannung nicht ändert. Ändert sich diese, tritt erneut ein Stromfluss auf, dessen Richtung abhängig ist von der Relation der beiden Spannungen zueinander – der Kondensator entlädt sich oder lädt sich weiter auf, bis das neue Niveau der externen Spannung erreicht ist.

Kathode und Anode stellen sich dabei Ihrer Umgebung unterschiedlich dar, abhängig vom Zustand des Kondensators. Wird er geladen, erscheint die Anode negativ, was auf den ersten Blick paradox erscheint, aber es findet ein Quasi-Strom­fluss durch den Kondensator statt und die Anode spendet dabei negative Elektronen. Ebenso, aber mit umgekehrten Vorzeichen, sieht es an der Kathode aus: Sie saugt Elektronen vom Minuspol der Betriebsspannung, erscheint nach außen also positiv.

Ist der Kondensator aber geladen, sind ganz eindeutig Anode positiv und Kathode negativ, denn sie besitzen nun das Potential der Betriebsspannung. Auch während des Entladens bleibt diese Zuordnung, denn nun spendet die Kathode Elektronen und die Anode nimmt Elektronen auf.

Dieses Gedankenexperiment bitte ich Sie zu verinnerlichen, denn es ist wichtig zum Verständnis vieler Schaltungen auch im Hobbybereich, bei denen Kondensatoren eine Rolle spielen, speziell bei den Kippschaltungen. Deshalb zum Abschluss noch einmal als Merksätze:

  • Beim ungeladenen und aufladenden Kondensator wirkt die Anode nach außen negativ und die Kathode positiv.
  • Beim geladenen und entladenden Kondensator wirkt die Anode nach außen positiv und die Kathode negativ.

Ein geladener Kondensator ist ein unüberwindlicher Widerstand für Gleichstrom – allerdings nur ein geladener! Solange die Spannung im Kondensator sich von der Spannung der an ihn angeschlossenen Bauteile und Versorgungseinrichtungen unterscheidet, findet ein Stromfluss statt, bis der Ausgleich hergestellt ist.

Damit kommt dem Kondensator die Eigenschaft eines temporären Leiters für Gleichstrom zu. Er lässt sich immer dann einsetzen, wenn es darum geht, einen Stromfluss nur kurze Zeit aufrecht zu erhalten, bis zum Abschluss des Ladevorgangs.

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