Lade- und Entladevorgang am Kondensator

Kurzbeschreibung

Ein Kondensator (10 mF Elektrolyt) wird so geschaltet, dass er über einen Vorwiderstand an eine Spannungsquelle gelegt oder ebenfalls über einen Vorwiderstand wieder entladen werden kann. Die Spannung am Kondensator legt man an den Eingang eines Speicheroszillographen. Bei geeigneter Wahl von Widerstand und Zeitablenkung ist die Lade- und Entladekurve nebeneinander auf dem Bildschirm zu sehen.

Betriebsanleitungen: Elektrogeräte

Physikalische Erklärung

Die Zeit bis ein Kondensator geladen ist geht gegen unendlich. Daher scheint es zunächst wenig sinnvoll von einer Lade- bzw. Entladezeit eines Kondensators zu sprechen. Oftmals wird daher von der Halbwertszeit der Kondensatorladung gesprochen. Das ist die Zeit, in der sich die Spannung am Kondensator jeweils halbiert, bzw. verdoppelt hat. Legen wir über einen Widerstand eine Spannung U₀ an den Kondensator, so steigt an diesem die Spannung U_C exponentiell an.
Betrachten wir nun den zeitlichen Verlauf der Spannung am Kondensator so erhalten wir:
U_C(t) = U₀ · (1- e^-(1/RC)·t))
Für die Halbwertszeit gilt:
U₀/2 = U₀- U₀· (1- e^-(1/RC)·t)) ⇒ t_h = R·C·ln(2)
Sprich nach dieser Zeit ist der Kondensator bis zur Hälfte geladen, bzw. entladen.

Oftmals wird aber auch mir der Zeitkonstanten τ gerechnet.
da τ=R·C entspricht 0,69 τ einer Halbwertszeit, 1 τ also 63 Prozent Ladung am Kondensator.
Nach 5 τ ist der Kondensator praktisch geladen und es fließt so gut wie kein Strom mehr. Der Kondensator wirkt jetzt wie eine Sperre für den Gleichstrom.

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