Was und wozu ist ein Kondensator da?
Ja, er speichert Energie und dann fließt kein Strom mehr? Wozu ist ein Kondensator gut und wie genau funktioniert er?
Und was ist eigentlich ein Transistor und welche Aufgaben hat er?
Bitte keine Artikel oder so. Ich würde es gerne von jemanden hier lesen, der nicht nur die Ahnung hat sondern es mir auch simpel erklären kann, damit ich es verstehe.
Danke
9 Antworten
Bei einem Kondensator stehen sich zwei leitende Platten dicht gegenüber. Wenn auf der einen Platte positive Ladungen im Überschuss und auf der anderen Platte negative Ladungen im Überschuss sind, ziehen sich diese gegenseitig an. Damit drängen sie viel, viel weniger stark nach außen als wenn sie einzeln auf irgendwelchen "freien" Drähten / Metallkugeln hängen müssten.
Weil diese Ladungen also "verdichtet" ("kondensiert") sind, hat man das Bauteil "Kondensator" ("Verdichter") genannt.
Ein Kondensator ist so was wie eine Talsperre für elektrischen Strom. Wenn der Zufluss schwankt (z. B. gleichgerichtete Wechselspannung von einem Transformator), gleicht der Kondensator diese Schwankungen zum Teil aus - bei hoher Spannung nimmt er einen Teil der jetzt überschüssigen Ladungen auf, bei niedriger Spannung gibt er diese Ladungen wieder ab.
Ein Kondensator kann ähnlich wie ein Akku auch elektrische Energie speichern, wie du schon gesagt hast. Zwar deutlich weniger als ein Akku, aber dafür ist er viel robuster - er hält viel, viel mehr Lade- und Entladevorgänge aus.
Induktivitäten (Spulen) erzeugen beim Ausschalten gern Hochspannung. Die ist für Mikroelektronik und für Kontakte ("Abbrand durch Funkenbildung") gefährlich. Ein Kondensator ist eine Möglichkeit, diese Funkenbildung zu unterdrücken - hier haben wir wieder das Talsperrenprinzip.
In Verstärkern, z. B. Audioverstärkern, wird das Signal oft durch einen Kondensator geschickt.
Bei langsamem Hin und Her der Spannungen lädt sich der Kondensator ziemlich schnell auf, und es fließt dann kein Strom mehr. Ein Kondensator lässt also niedrige Frequenzen nur schlecht durch.
Bei schnellem Hin und Her hat er aber kaum Zeit, sich aufzuladen, aber der Strom kann gut fließen, weil die Ladungen ja im Kondensator "verdichtet" werden können und damit in den Anschlussleitungen weiter fließen können. Ein Kondensator lässt also hohe Frequenzen gut durch.
In Oszillator-Schaltungen ("Schwingschaltungen") hat man etwas, das hin- und herkippen kann. Ein Kondensator wird "langsam" aufgeladen. Bei einer bestimmten Spannung wird ein Teil der Schaltung - meistens ein Transistor - leitend und entlädt den Kondensator. Bei einer deutlich niedrigeren Spannung hört der Teil der Schaltung wieder auf zu leiten, und der Kondensator lädt sich langsam wieder.
Im Radio gibt es änderbare Kondensatoren. Je schneller so ein Kondensator umgeladen werden kann, desto höhere Radiofrequenzen werden im Radio verstärkt. Verschiedene Sender haben verschiedene Frequenzen, also kann man mit so einem Kondensator den Sender einstellen.
Früher "Drehkondensatoren", wo sich nur ein Teil der Platten gegenüberstand und man die Größe dieses Teils durch Drehen verändern konnte. (Bilder gibt's im Internet.) Heute mit "Kapazitätsdioden", das kannst du dir als Kondensator vorstellen, wo man die Platten näher zusammenschieben und weiter auseinander ziehen kann. Je näher die Platten beieinander, desto stärker ziehen sich die Ladungen an und desto wirksamer ist der Kondensator.
Wenn du damit was anfangen kannst, folgt später der Transistor. (Hier gibt es mehrere Bauarten mit völlig verschiedener Funktionsweise - brauchst du einen bestimmten oder Transistoren allgemein?)
Ja, habe ich auch am Anfang vermutet. Es ist aber auch ganz schön lang xD. Daher habe ich zu erst den Text überflogen. Ich lese es mir aber morgen früh noch viel genauer durch. Vielen Dank auf jeden Fall, für diese ausführliche Antwort.
Möglicherweise werde ich vielleicht noch fragen haben und diese dann morgen stellen, falls ich etwas nicht ganz verstanden habe :,D
Okay, eigentlich ist der Kondensator nun relativ klar.
Bei den Transistor...hmm, ich würde allgemeinen sagen. Wir haben einen kleinen Transistor mit drei Beinen die wir emitter, collector und noch irgendwas genannt haben. Diesen haben wir bei relativ einfachen Schaltungen genutzt, wie bei einer Alarmanlage mit einer spannungsquelle, glühlampe (oder Lautsprecher) widerstand, einen Transistor und ein Draht der den Alarm auslöst, wenn die Verbindung unterbrochen wird wie bei einer stolperfalle die dann reißt.
Bei dem Plan steht was vom npn also Silizium Transistor
Beinchen 3 heißt "Basis". Genauer: die Struktur im Innern des Transistors, an der das Beinchen hängt, heißt "Basis".
(Das ist historisch bedingt: die ersten Transistoren bestanden aus einem Halbleiterkristall, auf den man zwei Metalldrähte gedrückt hat. Daher kommt auch die Grundform des Schaltbildes. Den Pfeil hat man von der Diode übernommen.)
Die Namen der anderen Bestandteile eines Transistors kommen von ihrer Funktion: der "Emitter" (= "Aussender") gibt besonders leicht Elektronen ab, der "Kollektor" (= "Sammler") sammelt die meisten dieser Elektronen wieder auf.
Damit sind wir schon bei der Funktionsweise.
Erst mal das, was man sich für die Praxis merken muss: Wenn kein Strom durch die Basis fließt, fließt auch sonst kein Strom durch den Transistor. Wenn zwischen Basis und Emitter Strom fließt, fließt auch zwischen Kollektor und Emitter ein Strom.
Im Einzelnen:
Wenn die Basis eines Transistors "in der Luft hängt" oder mit dem Emitter verbunden ist oder sonst auf niedriger Spannung liegt, kann durch den Transistor kein Strom fließen. (Das hängt damit zusammen, dass ein Transistor aufgebaut ist wie zwei gegeneinander geschaltete Dioden - eine von beiden sperrt immer.)
Wenn man die Basis aber positiv macht, werden die Elektronen, die der Emitter abgibt, von der positiven Basis angezogen und setzen sich in Bewegung. Damit fließt erst einmal ein Strom zwischen Basis und Emitter.
Weil die Basis aber sehr dünn ist, kriegen die meisten Elektronen so viel Schwung, dass sie durch die Basis hindurchfliegen. Hinter der Basis wartet der Kollektor, der diese Elektronen auffängt und weiterleitet.
Damit das möglichst gut funktioniert, ist ein (bipolarer) Transistor mechanisch so aufgebaut: der Emitter ist eine Halbkugel, darauf liegt die Basis als dünne Kugelschale, und das Ganze ist mit der Halbkugelseite eingebettet in den Kollektor. Auf diese Weise kommt es nicht so drauf an, in welche Richtung die Elektronen aus dem Emitter beschleunigt werden. - Die Anschlüsse liegen auf der "Schnittfläche" der Halbkugel.
Damit kann man einen Transistor schon mal als elektisch betätigten Schalter einsetzen.
Aber es stellt sich auch raus, dass umso mehr Elektronen vom Emitter zum Kollektor weiterfliegen, je stärker sie von der Basis beschleunigt werden, und das wiederum hängt davon ab, wie positiv man die Basis gegenüber dem Emitter macht. Damit kann ein Transistor auch verstärken.
Das ist erstmal der "bipolare" Transistor. Warum der so heißt, wüsste ich jetzt auch nicht.
Daneben gibt es noch den "Feldeffekt-Transistor", der auf ganz andere Weise leitfähig bzw. isolierend wird.
Das "npn" bedeutet, dass Emitter und Kollektor einen Elektronen-Überschuss haben (n wie negativ) und die Basis einen Elektronenmangel (p wie positiv). Es gibt auch "pnp"-Transistoren, bei denen alle Stromrichtungen anders rum sind, wo man also die Basis gegenüber dem Emitter negativ machen muss, damit Strom fließt. Hier ist die Funktionsweise nicht mehr ganz so anschaulich.
Das "Silizium" bedeutet nur, dass der Transistor größtenteils aus Silizium besteht. Man kann elektronische Bauteile auch aus anderen Materialien bauen, z. B. Germanium. Silizium hat aber ein paar Vorteile: Es hält vergleichsweise große Ströme aus und es "sperrt" gut, d. h. die "Leckströme" sind kleiner als bei anderen Materialien.
Leckströme kann ich mir wie ein dünner Kanal vorstellen in denen Strom fließt, aber eben nur in geringen Mengen bzw gehemmt wie bei nem widerstand?
Und was ich vergessen habe.
Wie sieht es eigentlich mit den Rechnungen aus? Soll ja in farad gemessen werden oder so. Wie findet man heraus in wie viel es gemessen wird und was es zu allen anderen Daten sagt wie "Spannung". Das ist doch die Kapazität des Kondensators oder? Kannst du mir das auch nochmal ein wenig erklären? Und macht es einen Unterschied ob in Reihe oder parallel?
Je höher die angelegte Spanung an einem Kondensator, desto mehr Ladung nimmt er auf. Hierbei ist die aufgenommene Ladung proportional zur Spannung.
(Das ist übrigens der wichtigste Unterschied zwischen einem Kondensator und einem Akku: bei einem Akku bleibt die Spannung nahezu konstant, unabhängig von der Ladung.)
Den Proportionalitätsfaktor zwischen Ladung und Spannung nennt man "Kapazität" des Kondensators. je größer die Kapazität, desto mehr Ladung nimmt der Kondensator bei gleicher Spannung auf.
Ein Farad (zu Ehren Michael Faradays) ist die Kapazität, bei der ein Kondensator bei 1 Volt angelegter Spannung 1 Coulomb an Ladung aufnimmt:
1 F = 1 C/V
Probier mal, ob du durch eigenes Überlegen drauf kommst, was bei Parallelschaltung und Reihenschaltung passiert.
Bei Parallelschaltung ist die Spannung beider Kondensatoren gleich, aber die Ladung hängt vom Kondensator ab.
Bei Reihenschaltung ist die Ladung, die jede Kondensatorplatte aufnimmt, gleich, aber die Spannung hängt vom Kondensator ab.
*•*
So jemanden wie Du es bist habe ich echt gebraucht. Ich werde dann mal weiter lernen und versuchen das Thema förmlich aufzusaugen :,D
Vielen, vielen Dank \(^•^\)!!
Okay, eine letzte Frage noch.
Da ich meine Aufzeichnungen verloren habe, nutzte ich die einer Klassenkameradin. Ich habe aber im Gegensatz zu ihr alles so aufgeschrieben und gezeichnet, das man beim einmaligen lesen wirklich alles versteht und wieso es eben so ist. Nun ja, das ist nun mein Problem. Es geht um URI und Messgeräten.
Also was ich jetzt weiß.
Ampere in Reihe:
I1=I2=I3...= Iges
Volt in Reihe
U1+U2+U3...=Uges
R in Reihe
R1+R2+R3...=Rges(amt)
In parallel
I1+I2+I3= Iges
V1=V2=V3= Vges?
1/R1+1/R2+1/R3...nen kehrwert machen und dann hat man den vorwiderstand oder wie war das?
Kannst du mir das und nochmal das wie man die Messgeräte anschließt (auch zeichnet) erklären.
Außerdem da noch ne Aufgabe.
Eine Glühlampe (3.5V;2mA) soll an eine 12 Volt Batterie angeschlossen werden. Berechne den schutzwiderstand/vorwiderstand.
Soll ich dann erst mal V und mA auf die selbe Einheit bringen, das uri dreieck anwenden und dann einen dreisatz oder wie macht man es?
Ps ich war seeeeehr oft krank und habe viele Technik und Physik Stunden verpasst😅
Also was ich jetzt weiß.
Ampere in Reihe:
I1=I2=I3...= Iges
Volt in Reihe
U1+U2+U3...=Uges
R in Reihe
R1+R2+R3...=Rges(amt)
In parallelI
1+I2+I3= Iges
V1=V2=V3= Vges?
1/R1+1/R2+1/R3 ...nen kehrwert machen und dann hat man den vorwiderstand oder wie war das?
Ja, stimmt alles
Generelles Anschließen und Einzeichnen der Messgeräte: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0306091.htm
Glühlampe - hier gibt es mehrere Möglichkeiten:
Aus den gegebenen Lampendaten:
I_lampe = (3,5 V) / (2 mA)
= (3,5 V) / (0,002 A)
= 1750 Ω
= 1,75 kΩ
Serienschaltung von Lampe und Vorwiderstand bedeutet:
I_lampe = I_vorwiderstand
U_vorwiderstand = U_0 - U_Lampe
= 12 V - 3,5 V
= 8,5 V
R_vor = U_vorwiderstand / I_vorwiderstand
= (8,5 V) / (2 mA)
= (8,5 V) / (0,002 A)
= 4250 Ω
= 4,25 kΩ
Oder so, wie es Physikprofessoren bevorzugen - möglichst lange symbolisch rechnen und zuletzt einsetzen:
R_vor = U_vorwiderstand / I_vorwiderstand
= (U_0 - U_lampe) / I_lampe
P. S.: Ich wünsche dir viel Kraft und Konzentration beim Nachlernen!
Oh...die Antwort kam leider zu spät. Genau das letzte hätte ich benötigt T^T.
Aber naja...dafür war der Rest recht gut und vielleicht habe ich zumindest eine zwei.
Aber Danke, für die Antwort^^
Ein Kondensator ist erst einmal nur eine Anordnung von 2 elektrisch leitenden Flächen, die durch eine Isolierschicht voneinander getrennt sind. Diese Isolierschicht kann jeder isolierende Werkstoff sein, auch Luft.
Je größer jetzt die Flächen dieser Leiter, und je dünner die Isolationsschicht ist, um so größer ist die Kapazität des Kondensators.
Du hast ja schon festgestellt, das ein Kondensator aufgeladen werden kann, und dann so lange ein Strom fließt, bis er aufgeladen ist, daraus ergeben sich die verschiedenen Anwendungen:
Du kannst den Kondensator über einen Widerstand aufladen, dann braucht er eine bestimmte Zeit, bis er auf eine bestimmte Spannung geladen ist. darüber kann man eine Zeitsteuerung, wie Treppenhaus-Licht ableiten.
Ein geladener Kondensator mit hoher Kapazität kann aber auch kurzzeitig hohe Ströme liefern. Wenn also ein elektronischer Baustein kurzzeitig hohe Ströme braucht, aber nur über lange, dünne Leitingen mit dem Netzteil verbunden ist, kann ein Kondensator ganz dicht am Baustein diesem diesen Stromimpuls liefern, darum sind die oft über eine Platine verstreut in großer Zahl vorhanden.
Auch wenn du Wechselstrom gleich richtest, hast du ja noch immer einen pulsierenden Gleichstom, der 100mal pro Sekunde auf 0V abfällt. Diese Lücken kann dann ein Kondensator auffüllen.
Ebenso kann er Überspannungs-Impulse auf einer Stromzuleitung erst einmal schlucken, sodass Halbleiter hier nicht gefährdet werden.
Kleinere Kondensatoren sind aber eben viel schneller aufgeladen, das bedeutet,. legst du da einen Wechselstrom an, wirkt er wie ein frequenzabhängiger Widerstand. Gleichstrom lässt er nicht durch, weil schnell aufgeladen, aber z.B. Tonfrequenz lassen sie durch, bzw auch hier abhängig von der Frequenz, so lassen sich beispielsweise Klangregler aufbauen.
Auch kann man ihn mit Spulen zusammen schalten, bei dem dann, abhängig von den Werten dieser Bausteine ein hin und her schwingen dieses auf- und entladen, und dabei auf und abbauen eines Magnetfeldes in der Spule zu einem Schwingkreis werden lässt. Dieser lässt sich auf eine bestimmte Frequenz abstimmen, bei der Resonanz eintritt, und so kann man dann einen Radio-Empfänger auf bestimmte Frequenzen einstellen. Du siehst, ein vielseitiges Ding, so ein Kondensator.
So noch kurz der Transistor:
Das ist quasi ein Ventil für Strom, bei dem ein kleiner Strom (bei einem Sperrschicht-Transistor) einen deutlich größeren Strom steuern kann, oder bei einem Feldeffekt-Transistor dies durch eine geringe Spannungsänderung am Gate bewerkstelligt wird.
Elektrochemische Kondensatoren, deren Energiespeicherung mit einer Doppelschichtkapazität und einer Pseudokapazität erfolgt, werden unter Superkondensator beschrieben. Damit die zusammenhängende Energie statisch in einem elektrischen Feld gespeichert wir.
Die Spannungsquelle möchte Elektronen an ihrem positiven Pol "ansaugen" und aus dem Minuspol "mit Druck" hinausschieben. Wenn der Stromkreis einfach nur unterbrochen wäre, wäre dies nicht möglich, weil die Spannungsquelle G (Generator) lediglich als Elektronenpumpe wirkt: Sie kann nur am Minuspol diejenigen Elektronen hinausschieben, die sie am Pluspol "angesaugt" hat. Bei unterbrochenem Stromkreis können daher keine Elektronen fließen. Die Platten des Kondensators haben jedoch eine große Fläche und einen geringen Abstand zueinander, so daß man dort aus den nachfolgend beschriebenen Gründen die pinkfarben dargestellten Elektronen an der Oberfläche "lagern" kann. Die Spannungsquelle G, die die Spannung U0 liefert, befördert dabei Elektronen von der oberen auf die untere Platte.
Ich hoffe das hilft dir, so stand es zumimdest auf meinen Arbeitsbögen drauf.
Was allerdings ein Transinator ist weiß ich nicht.
Ich habe so gut wie nichts von dem verstanden xD.
Vielleicht beim 10 malige lesen :(
Aber hast du es vielleicht auch einfacher, für jemanden der echt ne Niete in Technik ist?
Also ein Transistor ist wie schon gesagt ein kleiner schalter
Du hast drei Kontakte:
•In der Draufsicht meistens rechts:
- der Input (z.b. bei motoren 3v)
•in der mitte ist ein zweiter "signal input"
- liegt dort eine spannung an wird (meistens eine deutlich geringere) wird "der Schalter geschlossen" und aus dem dritten "kommt strom"
•der rechte pin der output
- gibt strom/Spannung aus wenn auf dem mittleren eine spannung Anliegt
Kondensator:
Ein Kondensator ist grob gesagt ein kleiner "akku" legt man an diesen eine spannung an wird dieser geladen und wenn man z.b. eine lampe dran hält und die Spannungsquelle vom Kondensator entfernt kann man beobachten das diese für eine kurze zeit weiter hin leuchtet. Diesen "Effekt" nutzt man bei lautsprecher Verstärker: die Aufgabe vom Kondensator ist dafür zu sorgen das die Versorgungsspannung gleich bleibt da es meistens kleine Schwankungen gibt bei der spannung. Also ist das so wenn z.b. der Verstärker 12v braucht das sich der Kondensator lädt fällt aber die Spannung kurzzeitig z.b. auf 11.5v würde man dies sehr gut hören durch ein Geräusch da aber der Kondensator die Energie abgeben kann gibt dieser in dem Moment 12v aus damit zu keiner störung kommt.
Kondensator haben einen großen Vorteil und auch nachteil: der Vorteil ist das diese sich sehr schnell aufladen aber sich sehr schnell entladen und nicht extrem viel Energie speichern können
Ich habe mal die Zahlenreihen in ein Diagramm überführt. Blau wäre ungeglättet ohne Kondensator, orange mit Kondensator und damit geglättet.
Ah okay, das heißt es also. Vielen Dank. Ich muss mir dann noch die restlichen Texte durchlesen:,D
Kannst du mir sonst vielleicht nur kleine Stichpunkte noch aufschreiben. Ich versuche gerade alle wichtigen Daten zu bestimmten Dingen zusammenzufassen
Warum hat dir jemand einen Pfeil nach unten gegeben? Ich habe den Text jetzt etwas überflogen und werde ihn später nochmal lesen, aber das mit dem Pfeil verwundert mich jetzt etwas. Meist heißt es ja "der erzählt nur Schwachsinn" :/