Kondensator-Macken

Wie bei Induktivitäten ist der ideale Kondensator ein rein reaktives Gerät, das absolut keine ohmschen (dissipativen) Effekte enthält. In der realen Welt ist natürlich nichts so perfekt. Kondensatoren haben jedoch den Vorteil, dass sie im Allgemeinen reiner sind reaktive Komponenten als Induktivitäten.

Es ist viel einfacher, einen Kondensator mit niedrigem internen Serienwiderstand zu entwerfen und zu konstruieren als mit einer Induktivität. Das praktische Ergebnis davon ist, dass reale Kondensatoren typischerweise Impedanzphasenwinkel haben, die näher an 90° (eigentlich -90°) liegen als Induktivitäten.

Folglich neigen sie dazu, weniger Leistung zu verbrauchen als ein gleichwertiger Induktor.

Kondensatoren neigen auch dazu, kleiner und leichter zu sein als ihre entsprechenden Induktor-Gegenstücke, und da ihre elektrischen Felder fast vollständig zwischen ihren Platten eingeschlossen sind (im Gegensatz zu Induktoren, deren Magnetfelder von Natur aus dazu neigen, die Abmessungen des Kerns zu überschreiten), sind sie weniger anfällig zum Senden oder Empfangen von elektromagnetischem „Rauschen“ zu/von anderen Komponenten.

Aus diesen Gründen neigen Schaltungsdesigner dazu, Kondensatoren gegenüber Induktivitäten zu bevorzugen, wo immer ein Design eine der beiden Alternativen zulässt.

Kondensatoren mit signifikanten Widerstandseffekten gelten als verlustbehaftet , in Bezug auf ihre Tendenz, Leistung wie ein Widerstand abzugeben („verlieren“). Die Quelle für Kondensatorverluste ist normalerweise das dielektrische Material und nicht der Drahtwiderstand, da die Drahtlänge in einem Kondensator sehr gering ist.

Dielektrische Materialien neigen dazu, auf sich ändernde elektrische Felder zu reagieren, indem sie Wärme erzeugen. Dieser Heizeffekt stellt einen Leistungsverlust dar und entspricht dem Widerstand im Stromkreis. Der Effekt ist bei höheren Frequenzen ausgeprägter und kann sogar so extrem sein, dass er manchmal in Herstellungsprozessen ausgenutzt wird, um isolierende Materialien wie Kunststoff zu heizen!

Der zu erwärmende Kunststoffgegenstand wird zwischen zwei Metallplatten gelegt, die an eine hochfrequente Wechselspannungsquelle angeschlossen sind. Die Temperatur wird durch Variation der Spannung oder Frequenz der Quelle gesteuert, und die Platten müssen das zu erhitzende Objekt nie berühren.

Dieser Effekt ist für Kondensatoren unerwünscht, bei denen wir erwarten, dass sich das Bauteil wie ein reiner Blindstromkreis verhält Element. Eine Möglichkeit, den Effekt des dielektrischen „Verlustes“ abzuschwächen, besteht darin, ein dielektrisches Material zu wählen, das weniger anfällig für den Effekt ist. Nicht alle dielektrischen Materialien sind gleich „verlustbehaftet“. Eine relative Skala des dielektrischen Verlustes vom geringsten zum größten ist in der folgenden Tabelle angegeben

Dielektrischer Verlust

Material Verlust VakuumLowAir-Polystyrol-Glimmer-Glas-Low-K-Keramik-Kunststofffolie (Mylar)-Papier-High-K-Keramik-Aluminiumoxid-Tantalpentoxidhigh

Der spezifische dielektrische Widerstand manifestiert sich sowohl als Reihen- als auch als Parallelwiderstand mit der reinen Kapazität:

Echte Kondensatoren haben sowohl einen Reihen- als auch einen Parallelwiderstand.

Glücklicherweise sind diese Streuwiderstände normalerweise von mäßiger Auswirkung (geringer Serienwiderstand und hoher Parallelwiderstand), viel weniger signifikant als die Streuwiderstände, die in einer durchschnittlichen Induktivität vorhanden sind.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt für Leiter und Isolatoren