Neulich haben wir uns im Physikunterricht in Jg. 12 mit der Entladung von Kondensatoren beschäftigt und in dem Zuge ein Experiment durchgeführt. Sicherlich fragen sich ein paar von euch jetzt, was so ein Kondensator überhaupt ist und wofür er gebraucht wird.

Ein Kondensator ist aus zwei sich gegenüberstehenden Metallplatten aufgebaut, zwischen welchen sich ein Isolator befindet. Ein einfaches Beispiel ist der Plattenkondensator, den ihr vielleicht schon aus dem Physikunterricht kennt, wo die Luft zwischen den beiden Metallplatten den Isolator darstellt. Kondensatoren sind eines der wichtigsten elektrischen Bauelemente, weil sie fähig sind, Ladung und somit Energie zu speichern. Sie sind in fast jedem elektronischen Gerät verbaut und begegnen uns somit, wenn vielleicht auch nicht immer bewusst, ständig.

Bei unserem Versuch haben wir uns mit dem Entladevorgang beschäftigt und untersucht, inwiefern der Widerstand und die Kapazität (= „Fassungsvermögen“ eines Kondensators) Einfluss darauf haben.

Dazu haben wir folgenden Schaltplan aufgebaut und anschließend den Kondensator mit 12 V Gleichspannung aufgeladen.

Nun wurde der Kondensator von der Spannungsquelle getrennt, indem ein Kabel aus dem Netzgerät gezogen wurde. Gleichzeitig dazu haben wir eine Stoppuhr gestartet, damit wir die Spannung zu verschiedenen Zeiten messen konnten. Diesen Versuch haben wir allerdings nicht nur mit einem Kapazitätswert und einem Widerstandswert durchgeführt, sondern diese durften wir beliebig variieren, was zu interessanten Ergebnissen geführt hat.

Die folgenden Bilder zeigen die verbleibende Spannung nach 30 Sekunden bei unterschiedlichen Kapazität(C)- und Widerstandswerten(R):

Was ihr sehen könnt ist, dass der Spannungswert kleiner ist, je geringer die gewählten Werte (C, R) sind. Daraus ergibt sich also, dass sich ein Kondensator desto schneller entlädt, je kleiner die Kapazität bzw. der Widerstand ist.

Diese Erkenntnis hilft uns dabei, optimal von Kondensatoren im Alltag zu profitieren.

Beispielsweise wird dies bei einem Defibrillator deutlich, wo viel Ladung auf einmal benötigt wird. Da ein Akku oder eine Batterie dies nicht leisten können, lädt man einen Kondensator auf. Dieser kann nämlich die Ladung speichern und sobald sie benötigt wird (in diesem Fall für den Stromstoß), schlagartig freisetzen. Wie schnell sich der Kondensator dann entladen soll, kann man durch die Wahl der Kapazitäts- und Widerstandswerten beeinflussen, was wir ja eben in unserem Versuch festgestellt haben. Wenn jetzt also die Ladung so schnell wie möglich benötigt wird, ist es sinnvoll, einen geringen Widerstand zu wählen, da sich damit der Kondensator schneller entlädt.

Vielleicht könnt ihr euch jetzt besser vorstellen, warum beispielsweise eure Fahrradlampe noch leuchtet, auch wenn ihr nicht mehr tretet. Denn auch hier wurden Kondensatoren zur Ladungsspeicherung eingebaut.