Kondensator Gegenspannung?
Hallo, ich habe mir überlegt: Wenn ein Kondensator sich auflädt, dann sammeln sich an beiden Plattenseiten eine Menge gleicher Ladungsträger. Diese erzeugen ja, je mehr es werden, eine abstoßende Wirkung auf neu dazukommende gleichgeladene Ladungsträger. Kann man sich das so vorstellen, dass der Kondensator aufhöft zu laden, sobald diese von den Platten abstoßende Kraft gleichgroß mit der durch die angelegte Spannung verursachte Kraft hin zu den Platten ist?
5 Antworten
Nein die Ladungsträger auf den Platten ziehen sich an. Der Kondensator ist dann voll wenn sich die Elektronen und "Defektelektronen" an den Platten gleich stark anziehen wie die externe Spannung versucht sie von den Platten weg zu nehmen bzw rein zu drücken.
Also die Platten stoßen sich nicht ab sondern ziehen einander an.
Ja das entspricht genau meiner Antwort nur von der anderen Seite aus betrachtet.
Aus Sicht des Kondensators werden beim Laden Ladungsträger rausgezogen aus Sicht der Spannungsquelle werden sie reingedrückt.
Wie du das Kräftegleichgewicht nun betrachtest ist am Ende egal. Du kannst es auch über das Elektrische Feld rechnen und kommst am Ende aufs selbe.
Wieso "gleiche Ladungsträger"? Genau das Gegenteil ist der Fall. Und so gesehen ziehen sich die beiden "Platten" an, statt sich abzustoßen. Die Größe der Ladespannung ist maßgeblich für die Differenz zw. beiden Platten.
Ich meine jeweils gleiche Ladungsträger. Ungünstig ausgedrückt. Ich meine an einer Elektronen und an der anderen die übrig gebliebenen Kationen. Ich meine, dass die Platte mit den Elektronen mit zukommenden Elektronen ja eine Gegenspannung zur Stromrichtung aufbaut, da Elektronen von der negativen Platte ja auch irgendwann maßgeblich abgestoßen werden durch die selbe Ladung und dann gelangen sie nicht mehr zur negativen Elektrode und können den Kondensator so nicht mehr weiter aufladen
Einfach gesagt, Elektronen fließen so lange, bis am Kondensator dieselbe Spannung herrscht wie an der Spannungsquelle. Kann man auch "Gegenspannung" nennen, anschaulich, ja.
Die Platten eines Kondensators sind als Leiter zu verstehen und ein Leiter ist elektrisch erstmal neutral. In einem Leiter sind die Protonen fest am Gitter, während es frei bewegliche Elektronen gibt. Dennoch gibt es in diesem Leiter ein Gleichgewicht, weil die Anzahl der ungleichnamigen Ladungsträger gleich sind -> deswegen neutral, da es sonst positiv oder negativ geladen wäre.
Soweit so gut.
Wenn wir nun versuchen, in einen Leiter bzw. in eine Platte zusätzliche Elektronen "reinzudrücken", wird das zunächst nicht funktionieren, weil die Elektronen, wie du bereits mit deinen Überlegungen richtig liegst, sich gegenseitig abstoßen. D.h. selbst wenn wir hier eine elektrische Kraft auf eine Platte ausüben, bleibt die Platte neutral, weil die Ladungen sich abstoßen und sich nicht in einem Bereich konzentrieren.
Jetzt kommt aber die zweite Platte ins Spiel, und zwar jene Platte, die der anderen gemäß eines Kondensator mit einem gewissen Abstand gegenübersteht.
Wenn wir wie oben beschrieben jetzt wieder eine elektrische Kraft auf die erste Platte ausüben, geschieht etwas bemerkenswertes: Jene Abstoßung, die vorher auf diese zusätzlichen Elektronen, die wir reindrücken wollten, wirkte, wirkt sich nun auch auf jene Elektronen, die auf der gegenüberliegenden Platte sind. D.h. die Kraft wird nicht mehr auf jene Weise abgebaut, dass die eine Platte nicht mehr Elektronen akzeptiert, sondern so, dass sie die Elektronen der gegenüberliegenden Platte abstoßt. Denke dabei an das elektrische Feld zwischen den beiden Platten. Je kleiner dieser Abstand ist, umso mehr die Kraftwirkung. Dadurch wird es möglich, dass sich auf der ersten Platte jetzt sehr wohl mehr Elektronen ansammeln können. Dazu gleich mehr.
So wird mit jedem zusätzlichen Elektron auf der ersten Platte ein zusätzliches Elektronen auf der Gegenplatte abgestoßen. Das geschieht so lange, bis die von außen ausgeübte elektrische Kraft - die Spannungsquelle - nicht mehr ausreicht, um die Abstoßung der Elektronen von der ersten Platte zu überwinden. D.h. irgendwann wirkt wieder die anfänglich beschriebene "Eigenabstoßung" soweit, dass nicht noch mehr reingedrückt werden kann. Würden wir die elektrische Kraft erhöhen, sprich das Potential der Spannungsquelle, könnten wir weiterhin noch mehr Ladungen reinpushen.
Im Endzustand nimmt die Platte also maximal das Potential der Quelle, mit deren Pol sie verbunden ist, an. Die Platte kann schließlich kein höheres Potential als das der Quelle haben, mit der sie ja direkt verbunden ist.
Wenn wir die Quelle nun abrupt entfernen, dann behält der Kondensator seinen Zustand. Zwar gibt es weiterhin innerhalb der negativ geladenen Platte die Abstoßung der Elektronen untereinander, allerdings können die Ladungen sich nicht woanders hinbewegen.
Wird der Kreis geschlossen, z.B. über einen Widerstand oder einen Kurzschluss, können die Ladungen sich nun bewegen. Je mehr Elektronen von der negativ geladenen Platte sich aufgrund der Abstoßung untereinander wegbewegen, umso weniger Abstoßung erfahren die Elektronen auf der gegenüberliegenden Platte, die ja aufgrund des zuvor beschriebenen Vorgangs einen Mangel an Elektronen hat, sodass sie sich auch dort wieder vermehren können. Peu a Peu stellt sich, in Zeitlupe betrachtet, dann ein Gleichgewicht wieder ein.
Genau die Antwort, die ich gebraucht habe. Vielen Dank!
Die beiden Elektroden im Kondensator sind ungleich geladen, d.h. Wenn eine Seite negative Ladung trägt, hat die andere positive.
Na man könnte es auch so sagen: sobald die Spannung im Kondensator der von aussen angelegten Spannung entspricht, fließt kein Strom mehr, der zum weiteren Aufladen des Kondensators nötig wäre.
Ich meine jeweils gleiche Ladungsträger. Ungünstig ausgedrückt. Ich meine an einer Elektronen und an der anderen die übrig gebliebenen Kationen. Ich meine, dass die Platte mit den Elektronen mit zukommenden Elektronen ja eine Gegenspannung zur Stromrichtung aufbaut, da Elektronen von der negativen Platte ja auch irgendwann maßgeblich abgestoßen werden durch die selbe Ladung und dann gelangen sie nicht mehr zur negativen Elektrode und können den Kondensator so nicht mehr weiter aufladen