Test:Getb:Die Bauelemente Kondensator und Spule: Unterschied zwischen den Versionen
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− | | | + | |Spezialfall <math> I_0 = 0 </math>: <br /> |
− | Abruptes Abschalten ("<span style="color:red">verboten</span>")''' | + | '''Abruptes Abschalten ("<span style="color:red">verboten</span>")''' |
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Version vom 8. Juni 2016, 18:31 Uhr
In der Elektrotechnik wird zwischen drei fundamentalen passiven Bauelementen unterschieden: Widerstand, Kondensator und Spule. Da der Widerstand keine Energie speichert, ist er sehr einfach zu verstehen. Die Eigenschaften von Kondensator und Spule sind etwas komplexer. Durch einige Analogien zwischen beiden Elementen kann das Verständnis allerdings erleichtert werden.
Eigenschaften des Kondensators und der Spule
Bauteilbezeichnung: | Kondensator | Spule |
---|---|---|
Eigenschaft | Kapazität | Induktivität |
Einheit | Farad (![]() |
Henry (![]() |
Bauteilgleichung | ![]() |
![]() |
Innere ("gespeicherte") Energie | ![]() |
![]() |
Leistung | ![]() |
![]() |
Art der Energiespeicherung | Ladung (proportional zur Spannung) | Magnetisches Feld (proportional zum Strom) |
Impedanz / Komplexer Widerstand | ![]() |
![]() |
Frequenzverhalten Impedanz | Hohe Impedanz bei niedrigen Frequenzen Niedrige Impedanz bei hohen Frequenzen |
Niedrige Impedanz bei niedrigen Frequenzen Hohe Impedanzen bei hohen Frequenzen |
Verhalten der beiden Bauteile
Um das Verständnis des Kondensators (kapazitives Verhalten) und der Spule (induktives Verhalten) zu schulen, werden im Folgenden einige Fälle mit konstanten Strömen und Spannungen betrachtet. Insbesondere werden auch „verbotene“ Fälle betrachtet, die mathematisch nicht möglich sind bzw. in der Praxis zu einer Beschädigung der Schaltung führen würden.
Kondensator | Spule |
---|---|
Konstanter Strom: | Konstante Spannung: |
Zu Beginn sei der Kondensator nicht geladen ( Ab dem Zeitpunkt |
Zu Beginn sei keine innere Energie in der Spule gespeichert ( Ab dem Zeitpunkt |
Anlegen einer konstanten Spannung ![]() |
Konstanter Stromfluss ![]() |
Sollte der Kondensator mit einer Spannung |
Sollte durch die Spule ein Strom |
Spezialfall ![]() Abruptes Kurzschließen ("verboten") |
Spezialfall ![]() Abruptes Abschalten ("verboten") |
Das Schließen des Schalters führt zu einem Kurzschluss am Kondensator. Wenn der Kondensator vorher geladen war, also |
Das Öffnen des Schalters unterbricht den Stromkreis. Wenn in der Spule vorher eine innere Energie speichert war, also Anmerkung: Mit der Schaltung aus dem Fall „konstante Spannung“ ist es problemlos möglich, Energie in der Spule zu speichern. Ein kontrolliertes Absenken des Stroms ist in der Schaltung aber nicht vorgesehen, denn der Schalter darf nach der Betätigung nicht wieder geöffnet werden. |
Durch Gegenüberstellen der Fälle wird deutlich, dass die Größen Spannung und Strom an den Bauteilen Kondensator (kapazitives Verhalten) und Spule (induktives Verhalten) genau entgegengesetzte Rollen einnehmen.
An einem Kondensator darf und kann sich die Spannung nicht sprunghaft ändern, an einer Spule darf und kann sich der Strom nicht sprunghaft ändern.