Hast du dich schon einmal gefragt, wie die Beleuchtung in einem Treppenhaus funktioniert? Warum schaltet sie sich nach einer gewissen Zeit von allein ab? Die Lösung liegt in der Nutzung von RC-Gliedern und der Eigenschaft eines Kondensators, Energie über einen längeren Zeitraum zu speichern.
Kondensator Auf- und Entladen
Um den Auf- und Entladevorgang eines Kondensators zu berechnen, verwenden wir in der Regel eine sogenannte RC-Schaltung. Dabei steht “R” für den Widerstand und “C” für den Kondensator. Diese beiden Bauteile sind in einer solchen Schaltung in Reihe geschaltet.
Kondensator entladen Schaltung
In einer RC-Schaltung sind ein Widerstand R und ein Kondensator C verbunden. Diese Bauteile sind in Reihe geschaltet. Durch das Öffnen des Schalters S kann die Schaltung von der angelegten Spannung getrennt werden, oder sie kann nach dem Entladen wieder an der Spannung U angeschlossen werden.
Aufladevorgang eines Kondensators
Beim Aufladevorgang eines Kondensators wird die Formel für den Aufladestrom hergeleitet. Durch Ableiten des von der Zeit abhängigen Stroms erhält man eine homogene lineare Differentialgleichung erster Ordnung für den Aufladestrom I(t). Mit einer Anfangsbedingung kann der Strom berechnet werden.
Entladevorgang eines Kondensators
Um den Entladevorgang eines Kondensators zu verstehen, betrachten wir die RC-Schaltung im zweiten Kreislauf. Wenn der Schalter umgelegt wird, wird das RC-Glied kurzgeschlossen. Von Beginn an fließt ein Entladestrom I0 in entgegengesetzter Richtung zum Aufladestrom. Der Strom nimmt exponentiell ab, bis der Kondensator vollständig entladen ist.
Kondensator Entladekurve
Während des Entladevorgangs übernimmt der Kondensator die Rolle einer Spannungsquelle. Die Spannung sinkt von einem Maximalwert auf null ab. Der Entladestrom fließt in entgegengesetzter Richtung zum Ladestrom und sinkt ebenfalls auf null.
Kondensator sicher entladen
Der sichere Umgang mit Strom und Spannung ist entscheidend, insbesondere beim Entladen eines Kondensators. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, wird ein Widerstand an die beiden Enden des Kondensators angeschlossen, um die gespeicherte Energie abzuleiten. Es wird empfohlen, bei der Entladung eines Kondensators mit großer Kapazität einen hohen elektrischen Widerstand zu nutzen.
Kondensator schnell entladen
Wenn du den Kondensator möglichst schnell entladen möchtest, solltest du eine andere Vorgehensweise wählen.
