Kapazität, Stromstärke, Spannung und Ladezeit

Ein Kondensator mit der Kapazität C wird in einer Zeit t mit einem konstanten Ström I um die Spannungsdifferenz U geladen oder entladen. Die Kapazität wird in Farad (F) angegeben. Alle vier Größen hängen so zusammen:

Kapazität = Stromstärke * Zeit / Spannung
C = I * t / U
1 F = 1 A * 1 s / 1 V

Tatsächlich ist die Stromstärke meist nicht konstant, sondern von der Spannung abhängig. Man kann aber in vielen Fällen in erster Näherung mit einem konstanten Strom rechnen.

Gesucht: Kapazität C, Stromstärke I, Spannung U, Zeit t

Kapazität berechnen

Beispiel: Ein Speicherkondensator (Goldcap o.ä.). wird mit einem Strom von 0,1 A in 30 Sekunden von Null auf eine Spannung von 3 V aufgeladen.

C = I * t / U
C = 0,1 A * 30 s / 3 V
C = 1 F = 1000 000 µF

Der Online-Rechner berechnet die Kapazität in µF, die Stromstärke muss in mA eingegeben werden, die Zeit in ms

Stromstärke berechnen

Wenn die Kapazität bekannt ist, die Spannungsänderung und die Zeit festliegt, kann die Frage lauten: Wie groß ist die Stromstärke? Beispiel: Ein Ladekondensator in einem Netzteil mit Netztrafo unf Vierweggleichrichter hat 1000 µF, die Zeit beträgt 10 ms (100-Hz-Ladeimpulse), die Spannungswelligkeit soll nicht über 2 V liegen. Wie groß darf der Stroms ein?

I = C* U / t
I = 1000 µF * 2 V / 10 ms
I = 200 mA

Nur 200 mickerige Milliampere? Die Rechnung stimmt schon, aber 10 ms ist etwas zu lang. Tatsächlich sind die Ladeimpulse länger, die Entladephasen kürzer. Mit einem 1000-µF-Elko kann man also durchaus ein 300-mA-Netzteil betreiben.

Spannung berechnen

Um welche Spannung lädt oder entlädt sich ein Kondensator der Kapazität C bei der Stromstärke I in der Zeit t?

U= I * t / C
U = 200 mA * 10 ms / 1000 µF
U = 2 V

Zeit berechnen

In welcher Zeit entlädt sich ein Kondensator der Kapazität C bei der Stromstärke I um die Spannung U?

t = C * U / I
t = 1000 µF * 2 V / 200 mA
t = 10 ms

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