Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 9, Paragraaf 9.1 – 9.3 Blz 240-245.

De condensator is een Component dat hee veel gebruikt wordt in hedendaagse Technieken. Je kan ze vaak herkennen op Printplaten als een ronde lange vorm met 2 uitstekende pootjes. Maar hoe werkt nou zo condensator en hoe zit deze eruit? Kom daar achter in onderstaand artikel.

Inleiding

De condensator is een veelgebruikte component in de elektrotechniek Een condensator heeft een gedrag op gelijkspanning en een gedrag op wisselspanning. In dit hoofdstuk gaan we de opbouw en werking bespreken en het gedrag op gelijkspanning bestuderen.

De condensator

Opbouw van een condensator

Een condensator bestaat uit twee geleiders gescheiden door een isolator. Zie afbeelding 9.1.

De werking en Opbouw van een Condensator

De geleiders noemen we ook wel de platen of elektroden. Als we vanuit een spanningsbron positieve en negatieve lading op de geleiders brengen, ontstaat er een elektrisch veld tussen de geleiders. Zie afbeelding 9.2.

Werking van de platen

Zoals aangegeven is de richting van het elektrisch veld van + naar De veld lijnen beginnen dus op de positief geladen geleider en eindigen op de negatief geladen geleider. Ze zijn niet in zichzelf gesloten zoals magnetische veldlijnen. Enige begrippen die we gebruiken bij elektrische velden, worden ook bij magnetische velden gebruikt.

Elektrische veldsterkte

Het begrip veldsterkte kunnen we als volgt vastleggen. Tussen twee punten met verschillende lading is een potentiaalverschil of spanning aanwezig. Bijvoorbeeld, als de condensator geladen is, dan is de spanning tussen de platen gelijk aan de batterijspanning.

Schakelaar laad de Condensator op

De veldsterkte E tussen de twee platen hangt nu af van de spanning U en de afstand s tussen de platen. Als de spanning groter wordt, wordt de veldsterkte ook evenredig groter. Als de afstand groter wordt, wordt de veldsterkte evenredig kleiner. We kunnen daarom schrijven:

E= U delen door S waarbij E= Veldsterkte, U= Spanning & s= Afstand tussen de platen

De eenheid van elektrische veldsterkte is dus V/m (Volt per meter) zoals we uit de formule kunnen afleiden.

De tussenstof waar het veld door gaat, noemen we het diëlektricum. In afbeelding 9.4 zien we het gevolg van het veld op de atomen van een diëlektricum.

Het dielectricum van een Condensator

Polariteit in een diëlektricum

Door de lading op de condensatorplaten worden de elektronen in het dielek tricum aangetrokken door de positieve plaat en afgestoten door de negatieve plaat.

Omdat het diëlektricum een isolator is, kunnen de elektronen zich niet losmaken van het atoom. Daarom ontstaan er dipolen. Daarbij worden de elektronenbanen verschoven, zodat de elektronen zich langer aan de ene kant van het atoom bevinden dan aan de andere kant. Daardoor is het net alsof de positieve lading zich aan de ene kant van het atoom bevindt, en de negatieve lading aan de andere kant. Zie afbeelding 9.5.

Dipool

Dipool

Door deze verschuiving van de fading kunnen deze dipolen extra lading naar de platen trekken. De ladingsdichtheid wordt bij dezelfde veldsterkte dus groter bij een diëlektricum met meer dipolen.

De verhouding tussen de ladingsdichtheid en de veldsterkte noemen we de dielektrische constante. We geven deze grootheid aan met de Griekse letter (epsilon). Voor elk diëlektricum is een constante.

Werking van de condensator

De hoeveelheid lading op de platen van een condensator is evenredig met degrootte van de spanning, Als we de spanning hoger maken, stroomt er dus meer lading naar de platen. De verhouding tussen lading en spanning is daarom constant:

De constante noemen we capaciteit. Deze geven we aan met de letter C. De eenheid van capaciteit is de farad, afgekort als F.

Een condensator heeft een capaciteit van 1 farad, als bij een spanning van 1 volt een lading van 1. coulomb zich op de condensator bevindt.

In de praktijk is een waarde van 1 F heel erg groot. Daarom geven we de capa citeit aan in kleinere cenheden, zoals:

  • 1 microfarad = 1 µF = 10 tot -6de macht F
  • 1 nanofarad = 1 nF = 10 tot – 9de macht F
  • 1 picofarad =1 pF = 10 tot -12de macht F

De ladingstroom naar de condensator gaat door, totdat de spanning tussen de platen even groot is als de spanning van de gelijkspanningsbron. De ladingstroom stopt dan. De ampèremeter in afbeelding 9.6 geeft alleen tijdens het korte moment van laden even een uitslag. Bij het inschakelen loopt er dus even een stroom, maar verder kunnen we de condensator dus als een isolator met een oneindig hoge weerstand beschouwen.

Bij het laden geeft de amperemeter even een uitslag

Wist je dat….

  • we een elektrisch veld ook wel een elektrostatisch veld noemen!
  • we de afmetingen van een condensator met een capaciteit van 1 F niet eenvoudig kunnen realiseren?
  • als we een condensator aansluiten op gelijkspanning we alleen bij het inschalen een stroom kunnen meten?
  • bij weerstandmeting van een condensator (met de meter op ohmbereik), de meter de condensator even oplaadt voordat oneindig Ohm aangegeven word?
  • capaciteit bij een condensator hetzelfde betekent als bij jou, namelijk het vermogen om iets te doen en bij een condensator dus: het vermogen om lading op te slaan?

Rekenvraag

Bereken de spanning die nodig is om een condensator van 1500 µF op te laden. met een lading van 1 C Gegeven: C = 1500 pF

Q=1C

Gevraagd: U?

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 9, Paragraaf 9.1 – 9.3 Blz 240-245.

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.