Analog Audio - Grundlagen der Pro Audio Technik

Kapazität
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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1 As/V entspricht der geläufigen Einheit 1 Farad (F), benannt nach dem englischen Physiker Michael Faraday. Ein realer Kondensator von 1 Farad ist ein riesiges Gebilde; ‚normale’ Kondensator haben Kapazitäten im Bereich von einigen Picofarad (1 Picofarad, pF = 10-12 F) bis zu einigen tausend Microfarad (1 Microfarad, µF = 10-6 F). Eine Ausnahme sind die seit Anfang der 90er Jahre verfügbaren ‚Goldcaps’, die Kapazitäten im Farad-Bereich haben und für den Datenerhalt von Speicherchips als Alternative zu Batterien oder Akkus verwendet werden. Allerdings ist die Spannungsfestigkeit dieser Kondensatoren gering.

Bis jetzt sind wir davon ausgegangen, dass der Kondensator aus zwei Metallplatten besteht, die in einem bestimmten Abstand voneinander isoliert angebracht sind. In diesem Fall ist das Material zwischen den Platten Luft. Verwendet man andere Materialien um die beiden Platten voneinander zu isoliern, so ändern sich die Kapazität auch in Abhängikeit vom Material zwischen den Platten. Diese Eigenschaft eines Isolationsmaterials bezeichnet man als seine Dielektrizitätskonstante e. Die Dielektrizitätskonstante, die die Kapazität eines Kondensators abhängig vom Isolationsmetrial bestimmt wird auch als Permittivität oder dielektrische Leitfähigkeit bezeichnet. Sie setzt sich zusammen aus der Permittivität des Vakuums e0 und der relativen Permeabilität des verwendeten Isolators er . Die Permittivität des Vakuums ist eine Konstante, die sich zu

eo = 1 / µo * c2o = 8.854... * 10-12 As/Vm

ergibt. Die relative Permeabilität von Luft liegt nahe an der des Vakuums und beträgt 1.00059. Für häufig als Dielektrikum verwendete Materialien liegt die relative Permeabilität zwischen 2 und 3. Solche Materialien sind z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polyester und PTFE. Bestimte Flüssigkeiten, wie z. B. Glycerin, haben Werte von mehr als 40. Reale Kondensatoren haben immer ein Dielektrikum, da ohne einen Isolator zwischen den Platten ein solches Bauteil kaum einsetzbar wäre. Da das Dielektrikum die Kapazität mitbestimmt, sind für bestimmte Kapazitätswerte bestimmte Materialien gängig. Je größer die Kapazität bei kleiner Bauform werden muss, umso größer müssen die Platten sein und umso kleiner muss der Abstand werden. In der Praxis verwendet man statt der Platten Metallfolien, die mit einer Zwischenlage aus Isolationsmaterial zusammen aufgewickelt werden. Dadurch läßt sich eine große Fläche auf kleinem Raum unterbringen. Der Abstand wird durch die Dicke des Isolationsmaterialss bestimmt. Je dünner dieses Folie ist, umso geringere Spannungen kann der Kondensator verkraften.


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