Analog Audio - Grundlagen der Pro Audio Technik

Kapazität
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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Kapazität und Gleichstrom

Wie schon in der Einleitung beschrieben, fließt beim Anlegen einer Spannung an einen Kondensator ein Strom bis der Kondensator vollständig aufgeladen ist. Der Verlauf des Stroms nach dem Einschalten entspricht einer e-Funktion. Im Moment des Einschalten wirkt der ‚leere’ Kondensator wie ein Kurzschluss. Der Strom in diesem Moment wird durch die Spannung und den Innenwiderstand der Spannungsquelle bestimmt. Nach einer Zeit, die als Zeitkonstante ‚tau’ bezeichnet wird, und die sich aus dem Innenwidertand der Spannungquelle, multipliziert mit der Kapazität ergibt, ist der Strom auf 37 % des Wertes im Einschaltmoment zurückgegangen. Gleichzeitig ist die Spannung am Kondensator auf einen Wert von 67 % der Leerlaufspannung der Spannungsquelle angestiegen. Nach einer Zeitspanne von 3 x tau beträgt der Strom nur von ca. 1 % des Stroms im Augenblick des Einschaltens, während die Spannung auf 99 % angestiegen ist. Theoretisch erreicht die Spannung nie 100 % und der Strom wird nie Null; praktisch hat dies jedoch keine Bedeutung.

Solange sich die Spannung nicht verändert, bleibt der Strom Null. Erhöht man die Spannung der Spanungsquelle, so findet der gleiche Vorgang wie beim Einschalten statt, nur ist jetzt der vorherige Wert der Anfangwert des Verlaufs. Senkt man die Spannung ab, so entläd sich der Kondensator teilweise. Es fließt nun Strom aus dem Kondensator in die Spannungsquelle zurück.

Entladung

Entfernt man die Spannungsquelle, so bleibt zunächst die Spannung an den Klemmen des Kondensators erhalten. Verbindet man einen elektrischen Widerstand mit den Klemmen, so fließt im ersten Moment ein Strom, der sich aus der Klemmenspannung des Kondensators und dem Wert des Widerstandes ergibt. Da der Kondensator aber eine begrenzte Ladung hat, bewirkt jeder Stromfluss gleichzeitig eine Verringerung der Spannung am Kondensator. Durch die geringere Spannung sinkt natürlich ebenfalls der Strom durch den Widerstand.

Bei bekannten Werten für die Kapazität und sich durch die Spannung beim Aufladen ergebende Ladung Q lassen sich Spannung und Strom zu jedem Zeitpunkt berechnen. Auch hier ergibt sich, wie beim Einschalten, der Verlauf von Spannung und Strom nach einer e-Funktion.


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