[ § 05 ] — Elektro-Wissen · Thema

Kondensator und Spule im Gleich- und Wechselstromkreis.

4 Abschnitte · 8 Formeln · 11 Rechner

Kondensatoren speichern Energie im elektrischen Feld, Spulen im magnetischen Feld. Im Wechselstromkreis wirken beide als frequenzabhängige Blindwiderstände.

Abschnitt 01

Kondensator

Die Kapazität C (Farad, F) gibt an, wie viel Ladung bei einer Spannung gespeichert wird: Q = C · U. Beim Plattenkondensator gilt C = ε₀ · ε_r · A / d.

Parallel geschaltete Kondensatoren addieren sich, in Reihe addieren sich die Kehrwerte — also genau umgekehrt wie bei Widerständen.

Abschnitt 02

Laden und Entladen (RC-Glied)

Über einen Widerstand geladen, steigt die Kondensatorspannung nicht sprunghaft, sondern nach einer e-Funktion: u_C = U · (1 − e^(−t/τ)) mit der Zeitkonstante τ = R · C.

Nach 1 τ sind rund 63 % erreicht, nach etwa 5 τ gilt der Kondensator als voll geladen.

Abschnitt 03

Spule

Die Induktivität L (Henry, H) beschreibt, welche Spannung eine Stromänderung induziert: u = L · Δi / Δt. Die gespeicherte Energie beträgt W = ½ · L · I².

Beim Abschalten einer Spule kann eine hohe Selbstinduktionsspannung entstehen; deshalb werden z. B. Schützspulen mit Freilaufdioden oder RC-Gliedern beschaltet.

Abschnitt 04

Blindwiderstand, Impedanz und Resonanz

Der Kondensator hat den Blindwiderstand X_C = 1 / (2π · f · C), die Spule X_L = 2π · f · L. Zusammen mit dem Wirkwiderstand ergibt sich die Impedanz Z = √(R² + (X_L − X_C)²).

Sind X_L und X_C gleich groß, heben sie sich auf: Resonanz bei f₀ = 1 / (2π · √(L · C)). In der Reihenschaltung wird der Strom dann maximal.

[ § F ] — FAQ

Häufige Fragen.

Häufige Fragen zum Thema Kondensator und Spule im Gleich- und Wechselstromkreis.

  • Bei Gleichspannung lädt er sich einmal auf; danach fließt kein Strom mehr. Rechnerisch geht X_C bei f = 0 gegen unendlich.