Ich möchte gerne wissen, wie Kondensatoren funktionieren?

Da ich sicherlich Volt lese, muss dies bedeuten, dass sich Energie (ich musste dieses Wort einwerfen) ohne Ladungsbewegung bewegt, es sei denn, Ladungen bewegen sich tatsächlich in einem offenen Stromkreis.

Ich verstehe nicht, wie das Ablesen von Volt impliziert, dass sich Energie bewegt hat. (Es sei denn, Sie berücksichtigen die nicht endliche Impedanz des Voltmeters, aber dann müssen Sie bestätigen, dass sich die Ladung bewegt hat .)

Kondensatoren sind nach tatsächlichem Design ein offener Stromkreis, egal wie nahe die Platten sind. Soweit ich weiß, ist das die ganze Idee, Ladungen nicht passieren zu lassen.

In einer statischen Situation sind Kondensatoren tatsächlich ein offener Stromkreis. Daran gibt es keinen Zweifel.

(Mir ist auch klar, dass Antennen im Grunde offene Schaltkreise sind ....)

Wie Kondensatoren sind sie in einer statischen Situation offene Stromkreise. Antennen übertragen keinen Gleichstrom.

Ich denke, Sie verwechseln statisches und dynamisches Verhalten. Betrachten Sie einen Kondensator als Ladungsspeicher. Jeder Leiter hat diese Eigenschaft, aber Kondensatoren sind so konzipiert, dass sie mehr von dieser Eigenschaft haben. In ähnlicher Weise sind Induktoren ein Stromreservoir (ähnlich wie ein sich bewegendes Objekt einen Impuls hat), aber in einer statischen Situation verhält sich ein Induktor wie ein Draht.

Um es mit anderen Worten auszudrücken: Ein Kondensator ist etwas, das eine Spannungsänderung (über dem Kondensator) behindert, und eine Induktivität ist etwas, das eine Stromänderung (durch den Leiter) behindert.

Wir wissen, dass Strom als die Flussrate von Ladungen definiert ist. I=dQ/dt .

Außerdem wissen wir, dass der Strom in jedem Dielektrikum oder Isolator oder Kondensator Ic=C dV/dt ist .

Somit ist dQ/dt = C dV/dt oder Kapazität ist die Fähigkeit, Ladungen bei einer Spannungsänderung zu speichern. C = dQ/dV und sobald es aufgeladen ist und der Fluss stoppt, können wir die gespeicherte Ladung durch Q = CV berechnen.

Versuchen Sie nun, Q und C einer Batterie zu ermitteln, die bei 3 V beginnt und bei einer vollen Ladung von 3,8 V mit einer Nennleistung von 3600 mAh ruht.

Metall hat unglaublich viele geladene Teilchen. Die positiven – Metallatomkerne – sind schwer und ziemlich stark an ihren Platz in der Metallmolekülstruktur gebunden. Ein Teil der Elektronen fliegt zufällig zwischen den Atomen hin und her und kann sich als elektrischer Strom entlang des Metalls bewegen, wenn eine Batterie oder ein anderes Gerät vorhanden ist, das ein elektrisches Feld erzeugt.

Wenn Sie 2 ansonsten nicht verbundene Metalldrähte mit den Polen einer Batterie verbinden, zwingt das elektrische Feld der Batterie die Elektronen in den Drähten, sich zu bewegen. Der Pluspol der Batterie saugt Elektronen an und der Minuspol injiziert sie an das Kabel. Die Bewegung stoppt, wenn die beweglichen Elektronen in den Drähten eine neue Verteilung gefunden haben, so dass das durch ungleichmäßig verteilte positive Metallatomkerne verursachte elektrische Feld und die bewegten Elektronen zusammen ein elektrisches Feld erzeugen, das das durch die Batterie verursachte Feld genau kompensiert. Sie haben bereits gesehen, dass eine 12-V-Batterie die Elektronen in den Drähten so stark umverteilt, dass die Spannung des elektrischen Feldes zwischen den Drähten auch an den freien Enden der Drähte 12 V beträgt.

Wenn Sie die Drähte näher zusammenrücken (aber nicht berühren lassen) oder größere Metallstücke an die freien Enden der Drähte stecken, müssen mehr Elektronen ihren Platz wechseln, bevor das neue Gleichgewicht gefunden wird, wenn dieselbe 12-V-Batterie an die andere angeschlossen ist endet. Dies kann auch mit Vektorfeldmathematik berechnet werden, aber ich denke, Sie werden keine mathematischen Beweise lesen.

Kondensatoren haben den gleichen Effekt - lassen Sie den Strom fließen, bis ein neues Ladungsgleichgewicht gefunden wird, wenn der Kondensator an eine Spannungsquelle oder eine komplexere Schaltung angeschlossen wird. Die Kapazität ist das Maß dieser Funktion. 1 Farad bedeutet, dass Spannung = 1 Volt Elektronen im Wert von 1 Coulomb von der positiven Seitenplatte durch die Batterie zur negativen Seitenplatte bewegt, wenn der Kondensator an eine Spannungsquelle angeschlossen ist.

1 Coulomb als Menge an elektrischer Ladung ist definiert "Wenn wir irgendwo Strom = 1 Ampere hätten, würde es ein Coulomb in 1 Sekunde bewegen".

Zwei Worte: Verschiebungsstrom

Es ist ein so wichtiges Thema, aber es wird von den Elektronik-Lehrbüchern fast vollständig vernachlässigt. Meine ursprünglichen Elektronikbücher (obwohl sie inzwischen fast zwei Jahrzehnte alt sind, aber es ist nicht so, als wäre dies ein neues Konzept) erwähnen es überhaupt nicht. Alles, was es gab, war ein kleiner Absatz im Physikbuch.

Verschiebungsstrom ist wichtig in

• Antennen
• Kabel- und Leiterbahnimpedanz
• Kondensatoren
• Signalausbreitung
• EMI
• ..und mehr

Ich bin überzeugt, dass Sie mehrere Heureka-Momente erleben werden, wenn Sie sich über den Verdrängungsstrom informieren.

Durch einen Kondensator fließt kein Strom, abgesehen von einem winzigen Leckstrom. Ein Kondensator ist fast ein offener Stromkreis.

Zu Beginn sind SW1 und SW2 beide offen und C ist entladen, sodass beide Platten des Kondensators auf 0 V liegen.

Jetzt schließt SW1. Sofort wird die gesamte Spannung der Batterie über R1 entwickelt, was einen Stromfluss durch R1 erzwingt, und positive Ladung fließt vom positiven Anschluss der Batterie und sammelt sich auf der oberen Platte des Kondensators, wodurch seine Spannung erhöht wird. Gleichzeitig fließt ein Strom von der unteren Platte des Kondensators zum negativen Anschluss der Batterie, wodurch positive Ladung von der unteren Platte des Kondensators entfernt wird.

Die Ströme in den beiden Leitungen eines Kondensators müssen immer gleich sein und in die gleiche Richtung fließen, einer hinein und einer heraus, sodass der Strom so aussieht, als würde er durch den Kondensator fließen, obwohl der Kondensator tatsächlich ein offener Stromkreis ist.

Wenn sich positive Ladung auf der oberen Platte ansammelt und von der unteren Platte entfernt wird, steigt die Spannung am Kondensator an, wodurch die Spannung an R1 reduziert wird, wodurch der Stromfluss, die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung und die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs verringert werden. Nach einer Zeitspanne von 5RC ist die Spannung am Kondensator fast gleich der Batteriespannung.

Jetzt öffnet SW1 und SW2 schließt. Am Widerstand R2 baut sich nun die volle Spannung des Kondensators auf. Positive Ladung fließt von der oberen Platte des Kondensators durch R2 und auf die untere Platte des Kondensators. Auch hier ist der Strom in den beiden Leitungen des Kondensators zu jeder Zeit gleich und in die gleiche Richtung (eine rein und eine raus), was die Illusion vermittelt, dass der Strom durch den Kondensator fließt.

Wenn positive Ladung von der oberen Platte des Kondensators entfernt wird und sich auf der unteren Platte ansammelt, getragen von dem Strom, der durch R2 fließt, verringert sich die Spannung über dem Kondensator und nach 5RC wird die Spannung über dem Kondensator fast gleich 0 V sein.

Ersetze nun die beiden Widerstände durch Drähte und wiederhole den Versuch. Da der Widerstand der beiden Drähte sehr klein ist, wird der erzwungene Strom sehr hoch sein (sehr hohe Ladungsübertragungsrate), wenn die Spannung über ihnen aufgebaut wird (beim Schließen des Schalters), und so erfolgt das Laden und Entladen des Kondensators sehr schnell, es dauert immer noch 5RC, um fast vollständig zu laden und zu entladen, aber jetzt haben R1 und R2 sehr niedrige Werte.

Ich habe eher von positivem Ladungsfluss als von Elektronenfluss gesprochen, weil ich der Meinung bin, dass das Konzept des positiven Ladungsflusses intuitiver ist. Ich habe auch angenommen, dass der Ausgangswiderstand der Batterie und der ESR des Kondensators beide gleich null Ohm sind, um eine Erklärung zu vereinfachen.