Analog Audio - Grundlagen der Pro Audio Technik

Kapazität
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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Verluste

Wie jedes andere Bauteil ist auch der Kondensator nicht frei von parasitären Effekten. Eigentlich ist jedes Bauteil immer ein Widerstand, eine Induktivität und ein Kondensator gleichzeitig. Beim Kondensator versucht man durch Konstruktion und durch die verwendeten Materialien eine bestimmte Kapazität mit möglichst wenig Induktivität und Widerstand zu realisieren; bei der Induktivität ist es genau umgekehrt. Hier will man so wenig Widerstand und Kapazität wie möglich.

Die Abweichung vom idealen Kondensator beruht in erster Linie auf der Tatsache, dass das Isolationsmaterial, dass als Dielektrikum verwendet wird, zwar einen hohen, aber dennoch vorhandenen Widerstand hat. Die Widerstand ist praktisch zum Kondensator parallel geschaltet und bewirkt einen Nebenschluss, der natürlich einen Stromfluss zur Folge hat.

Dieser Verlustwiderstand bewirkt zum einen eine Selbstentladung eines aufgeladenen Kondensators. Zum anderen verändert er das rein kapazitive Verhalten bei Wechselstrom und verursacht eine zusätzliche, wenn auch geringe, Phasenverschiebung. Beim idealen, verlustfreien Kondensator beträgt die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom exakt 90 °. Der Verlustwiderstand verändert diese Phasenverschiebung. Man gibt den Verlustfaktor als ‚Tangens Delta’ an. Gemeint ist hiermit die Differenz zwischen der idealen Phasenverschiebung von 90 ° und der realen Phasenverschiebung, dem sogenannten Verlustwinkel d = 90° - j.

Gelegentlich wird der Verlustwiderstand auch als Belagswiderstand bezeichnet. Ebenfalls sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass sich dieser parallel geschaltete Widerstand in eine äquivalenten Serienwiderstand umrechnen läßt, der die gleiche Wirkung hat. Hier spricht man dann vom „Ersatz-Serien-Widerstand“ (ESR). Diese Betrachtung ist vor allem bei der Bewertung der parasitären Induktivität von Kondensatoren aussagekräftig, da sich dann das Resonanzverhalten eines Kondensators leichter berechnen läßt. Für analoge Audio Anwendungen sind diese Effekte nur in Ausnahmefällen von Bedeutung.

Dielektrische Absorption

Als dielektrische Absorption bezeichnet man einen Nebeneffekt des Dielektrikums, das ja der Träger der Ladung zwischen den Kondensatorplatten ist. Wird ein Kondensator entladen, so erfolgt dieser Vorgang nicht trägheitslos. Die Ladungsträger des E-Feldes im Dielektrikum werden nicht verzögerungsfrei freigegeben. Entläd man einen Kondensator durch Belastung mit einem Widerstand nur kurz, beobachtet man, dass die Spannung am Kondensator nach dem Entladevorgang wieder ansteigt. Die vom Dielektrikum absorbierte Ladung wird nach und nach freigegeben. Dieser Effekt ist vom Material des Dielektrikums abhängig und ist bei Kunststoff-Folienkondensatoren sehr gering (Polyester ca. 0.2 %, Polypropylen weniger als 0.05 %), bei Aluminium Elektrolytkondensatoren aber sehr hoch ( bis zu 15 %).


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