|
Condensator
Een condensator is een elektrische component die elektrische lading opslaat, opgebouwd uit tweegeleiders met een relatief groot oppervlak, die zich dicht bij elkaar bevinden en gescheiden zijn door een niet-geleidend materiaal of vacuüm, het diëlektricum.
Wanneer de ene geleider positief geladen wordt ten opzichte van de andere, verplaatsen de aan moleculen in het diëlektricum gebonden elektronen zich een beetje naar de positief geladen geleider. De naam is afgeleid van het Latijn condensare: samenpersen, dus condensator = samenperser, wat betrekking heeft op de ladingen die samengeperst worden bij de polen (platen) van de condensator.
Naarmate een condensator lading opneemt, stijgt de spanning over de condensator. Het vermogen van een condensator om lading op te slaan, het aantal coulomb per volt, heet de capaciteit van de condensator en wordt gemeten in de eenheid farad; 1 F = 1 V/C. De capaciteit is afhankelijk van
- de oppervlakte van de geleiders; hoe groter de oppervlakte, hoe groter de capaciteit;
- de afstand tussen de geleiders: de capaciteit wordt groter naarmate de afstand tussen de geleiders (de platen in oude condensatoren) kleiner is;
- het diëlektricum (het materiaal of het vacuüm) tussen de geleiders.
Vroeger werd de capaciteit van condensatoren wel in centimeters uitgedrukt. Dat is niet zo verwonderlijk: de capaciteit is voornamelijk van de geometrie van de condensator afhankelijk: het plaatoppervlak gedeeld door de afstand, met een dimensieloze factor, de diëlektrische constante εr, voor hetdiëlektricum. 1 cm ≈ 0,885 419 pF.
De gebruikelijke voorvoegsels worden in dit geval achterwege gelaten; zo kan men een condensator van 10.000 cm aantreffen (niet 100 m). Een dergelijke condensator bestaat bijvoorbeeld uit twee platen van 1 m² op een onderlinge afstand van 1 cm, of, praktischer, twee platen van 1 cm² op een onderlinge afstand van 1 µm.
Parasitaire capaciteit[bewerken]
Vele elektrische componenten zoals kabels zijn onbedoeld tevens condensatoren met een zekere capaciteit. Dit heet dan een 'parasitaire capaciteit'. Daardoor wordt een bovengrens opgelegd aan de frequentie van het door te geven signaal.
Het biologische celmembraan en het oppervlak van een elektrode in een elektrolyt gedragen zich ook als condensatoren.
Condensator en spoel[bewerken]
De elektrische tegenhanger van de condensator is de spoel. Terwijl een ideale condensator een oneindig grote impedantie vormt voorgelijkstroom, en voor een wisselstroom een impedantie die kleiner wordt naarmate de frequentie toeneemt, is een ideale spoel juist een volmaakte geleider voor gelijkstroom, terwijl zijn impedantie toeneemt met de frequentie van een wisselstroom. Condensatoren en spoelen worden toegepast in scheidingsfilters, die wisselstroomsignalen afhankelijk van hun frequentie doorlaten of tegenhouden.
De eerste condensator was de Leidse fles: een glazen fles gevuld met geleidend water met tinfolie aan de buitenkant en in latere types ook aan de binnenkant. De capaciteit was van de orde van 7 nF. Deze werd uitgevonden zowel door de Duitser Ewald Georg von Kleist in oktober 1745als onafhankelijk van hem mogelijk al in 1744 aan de Universiteit Leiden door Pieter van Musschenbroek, vandaar de naam
Gelijk- en wisselstroom[bewerken]
Een condensator beïnvloedt het vloeien van elektrische stroom. Voor gelijkstroom is hij een blokkade: er vloeit slechts een stroom totdat de condensator opgeladen is. Bij een aangelegde wisselspanning wordt de condensator afwisselend geladen, ontladen en tegengesteld geladen, waardoor schijnbaar stroom wordt doorgelaten; in het circuit waarin de condensator is opgenomen loopt een wisselstroom.
Uitvoeringen
Door zijn mechanische constructie en de gebruikte materialen heeft men een grote verscheidenheid in types. De voornaamste karakteristieken die de keuze bepalen zijn: de capaciteit, de tolerantie,verlieshoek, toegelaten temperatuur, stabiliteit en fysieke afmetingen.
|
