De condensator

De condensator
In de vroegste vorm: Leidense fles
Een glazen fles waarin de binnen- en buitenkant bedekt was met een laag
bladtin. Eén laag werd verbonden met de positieve pool van de
elektriseermachine, de andere laag met de negatieve pool. Op deze manier kon
men elektrische energie opslaan of “condenseren”.
Samenstelling condensator
Twee geleidende platen, gescheiden door een isolatorstrook (diëlektricum).
Schets condensator
Zie blad 1.
Symbool condensator
┤├
Gedrag van een condensator bij gelijkspanning
1. Laden van een condensator
Zie schema blad 2 – Als de schakelaar in stand 1 wordt geplaatst vindt er een
kortstondige stroom plaats, de bron levert dus een bepaalde hoeveelheid
elektriciteit aan de condensator. Hierdoor gaat de naald van de galvanometer
even uitwijken.
Heeft de condensatorspanning een waarde gelijk aan die van de bron, dan is er
evenwicht en zal er geen stroom meer vloeien. De condensator is dan volledig
opgeladen.
Een geladen condensator verhindert de stroomdoorgang in een
gelijkspanningkring. Alleen bij het aansluiten ervan vloeit er heel even een
stroom.
2. Ontladen van een condensator
Zie schema blad 3 – De schakelaar wordt in stand 2 geplaatst en er vind opnieuw
een stroom plaats,de elektronen verplaatsen zich in omgekeerde richting. Ook nu
gaat de naald van de galvanometer even uitwerken, zij het naar de andere
richting dan die bij het opladen.
Die stroom bewijst dat de condensator zijn opgestapelde energie teruggeeft. Bij
het ontladen daalt de condensatorspanning en de ontlaadstroom. Als beiden
gelijk zijn aan nul, is er geen stroom meer en is de condensator volledig
ontladen. Beide platen zijn weer neutraal.
Verschil tussen een condensator en een accumulator
In een condensator wordt elektrische energie opgestapeld afkomstig van
elektrische energie. Bij een accu is de elektrische energie afkomstig uit een
chemische reactie.
Opmerkingen
 Er vloeit bij het op- en ontladen geen stroom door het diëlektricum (de
isolator).
 De spanning van een condensator neemt geleidelijk aan af, omdat
diëlektrische materialen nooit ideale isolatoren zijn en er dus altijd een
minuscule lekstroom aanwezig zal zijn.
Gedrag van een condensator bij gelijkspanning en wisselspanning
 Voor gelijkstroom is hij een blokkade, er vloeit slechts kortstondig een
stroom totdat de condensator volledig opgeladen of ontladen is.
Vergelijkbaar met een weerstand.
 Bij een wisselspanning wordt de condensator constant op- en ontladen.
Hierdoor zal er nagenoeg constant stroom vloeien. Vergelijkbaar met
een geleider.
Capaciteit van een condensator
De capaciteit van een condensator is de hoeveelheid elektriciteit die hij opneemt
per eenheid van spanning.
C=Q/U
C is de capaciteit, uitgedrukt in Farad
Q is de opgenomen lading, uitgedrukt in Coulomb
U is de spanning, uitgedrukt in Volt
Een condensator bezit dus een capaciteit van 1 Farad (1 F) als hij bij een
spanning van 1 Volt een hoeveelheid elektriciteit opstapelt van 1 Coulomb.
1F=1C/1U
Microfarad
Nanofarad
Picofarad
een miljoenste deel van 1 F
een miljardste deel van 1 F
een biljoenste deel van 1 F
0.000001 Farad
0.000000001 Farad
0.000000000001 Farad
 De capaciteit wordt op de condensator aangegeven door opdruk in cijfers
of door een kleurcode.
 Als er geen eenheid bij staat dan is de capaciteit uitgedrukt in Picofarad.
 De grootte van de capaciteit hangt af van de opbouw van de rondematen.
Doorslag van een condensator
Als de spanning steeds groter, en uiteindelijk té groot wordt, dan zal er een
stroom ontstaan door het diëlektricum in de vorm van een vonk. Dit noemt men
de doorslagspanning. Na een doorslag is de condensator naar de zak.
Om deze situatie te vermijden mag de maximale bedrijfsspanning (die op de
condensator staat aangegeven) niet overschreden worden.
Soorten condensatoren
 De voornaamste karakteristieken van een condensator zijn de capaciteit,
de tolerantie, toegelaten temperatuur, stabiliteit en mechanische
afmetingen.
 De condensator wordt meestal genoemd naar het gebruikte diëlektricum,
bijvoorbeeld de kunststoffolie-condensatoren.
Er zijn verschillende types condensatoren:
Keramische (kleine capaciteit, hoge doorslagspanning)
Kunststoffoliecondensatoren (kunststoffilm als diëlektricum)
Mica (kleine capaciteit, hoge doorslagspanning, geringe lekstroom)
Elektrolytische (hoge capaciteit, lage weerstand, lage Ohmse weerstand, vooral
gebruikt voor spanningstabilisatie, kortweg “elco” genoemd)
Elektrolytische condensatoren
Eén van de platen wordt gevormd door een elektrisch geleidende vloeistof,
de elektrolyt. De andere plaat is van metaal, en hierop is een dun laagje
isolerend metaaloxide aangebracht.
Een elco is enkel gepast voor gelijkspanning.
Elektrolytische condensatoren hebben een positieve en negatieve
aansluitpool. Sluit men ze verkeerd aan, dan wordt het oxidelaagje afgebroken.
De condensator zal beginnen geleiden, hetgeen gepaard gaat met een
warmteontwikkeling die zo groot kan zijn dat de condensator ontploft.
Gelukkig is de positieve kant aangegeven door een richel rond de condensator
(zie foto p8), alsook een plus- of minteken.
Schemasymbolen condensator: zie pagina 9.
Condensatoren worden gebruikt bij versterkers, radio’s, TV’s en als
ontstoringscondensator om vonkvorming aan contacten te voorkomen.