Kondensatoren für elektronische Schaltungen
Kondensatoren für Wechselstrom aus der Steckdose (in einer Waschmaschine)
Kondensator für Hochspannung (in einem Mikrowellengerät)
Farad
(Abkürzung: F)
Ein elektrischer Kondensator hat eine Kapazität von 1 F, wenn er beim Anlegen einer Gleichspannung von 1 V eine Ladung von 1 C aufnimmt.
Beträgt die angelegte Gleichspannung einen Bruchteil oder ein Vielfaches von 1 V, ist die aufgenommene Ladungsmenge normalerweise derselbe Bruchteil bzw. dasselbe Vielfache der Ladung, die bei 1 V aufgenommen wird. Die Kapazität ist der Umrechnungsfaktor von Volt in Coulomb:
1 F = 1 C/V
In der Praxis kann die Spannung natürlich nicht beliebig erhöht werden, weil es ab einem gewissen Wert zu einem inneren Überschlag (Kurzschluss) im Kondensator kommt. Über die maximale Spannung macht die Kapazität in Farad keine Aussage.
Es ist auch möglich, dass die Kapazität von der Frequenz, von der Spannung oder anderen Sachverhalten abhängt. Normalerweise kann sie für einen Kondensator aber als konstant angenommen werden.
Nicht nur Kondensatoren, sondern alle Bauteile und Objekte, die elektrisch leitfähig sind, haben eine gewisse (meist geringe) Kapazität.
Verwendung
Die Kapazität in Farad ist nicht die richtige Einheit für Batterien und Akkus, denn bei denen wirken auch chemische Vorgänge, sodass bei relativ konstanter Spannung eine erhebliche Ladung aufgenommen oder abgegeben werden kann.
Superkondensatoren sind eine Art Mittelding zwischen klassischen Kondensatoren und Akkus. Da bei ihnen jedoch die Spannung mit der gespeicherten Ladungsmenge wie bei einem gewöhnlichen Kondensator steigt oder fällt, ist bei ihnen die Einheit Farad passend und üblich (Pseudokapazität).
Gebräuchliche Vorsätze
| 1 aF | = 1 Attofarad | = 1 Trillionstel Farad | = 10−18 F |
| 1 fF | = 1 Femtofarad | = 1 Billiardstel Farad | = 10−15 F |
| 1 pF | = 1 Pikofarad | = 1 Billionstel Farad | = 10−12 F |
| 1 nF | = 1 Nanofarad | = 1 Milliardstel Farad | = 10−9 F |
| 1 µF | = 1 Mikrofarad | = 1 Millionstel Farad | = 10−6 F |
| 1 mF | = 1 Millifarad | = 1 Tausendstel Farad | = 10−3 F |
| 1 kF | = 1 Kilofarad | = 1000 Farad | = 103 F |
Größenordnungen
| 1– | unerwünschte ("parasitäre") Kapazitäten in integrierten Schaltkreisen | ||||||||||||||||||||
| 10 aF | Messgenauigkeit von Präzisionsinstrumenten | ||||||||||||||||||||
1–| Abschirmung einer strom- und ladungsempfindlichen Messanordnung[1]
| 0,5 pF–100 µF
| Keramikkondensator
| 1 pF
| 2 kurze, isolierte und miteinander verdrillte Drähte
| 1,1 pF/cm
| leitende Kugel, isoliert und weit von der Umgebung entfernt, pro Zentimeter Durchmesser
| 100 pF/m
| (unerwünschte) Kapazität eines Koaxialkabels[2]
| 150 pF
| menschlicher Körper[3]
| 5– | (unerwünschte) Kapazität einer 380- | 0,5– | (unerwünschte) Kapazität eines Hochspannungs- | 1 µF–1 F
| Elektrolytkondensator
| 1 F
| Ionosphäre der Erde (mit der Erdoberfläche als Gegenpol)
| bis 10 kF
| Superkondensator an Gleichstrom (Die Kapazität von Superkondensatoren ist stark frequenzabhängig.)
| |
Kondensatoren in entsprechender Stückzahl können zu theoretisch beliebig hoher Kapazität zusammengeschaltet werden.
Abgeleitete Einheit
| Größe | Einheit | Abk. |
|---|---|---|
| Farad pro Meter | F/m |
Weiter
Quellen
| [1] | M. Stöckl, K. H. Winterling u. a.: Elektrische Meßtechnik. Stuttgart: Teubner, 1978, S. 129 |
| [2] | Physik- |
| [3] | Elektrostatische Aufladung verstehen und sicher messen (PDF), S. 3 |
| [4] | René Flosdorff, Günther Hilgarth: Elektrische Energieverteilung. Stuttgart: Teubner, 3. Aufl. 1979 (ISBN: 3-519- |