Kondensator

Hvad er kapacitans?

En kondensator i et elektrisk kredsløb er en komponent, der absorberer, lagrer og også frigiver elektrisk ladning. Sådan et kredsløb har flere anvendelsesmuligheder. Det kan f.eks. bruges til at udjævne spændingsudsving, til at levere spænding på en doseret (pulserende) måde eller (i kombination med en spole) til at indstille spændingen til en bestemt frekvens (som i en radio). Hver type kondensator har sine egne specifikationer, men fungerer altid på basis af 2 ledere, der er adskilt fra hinanden. Elektrisk ladning kan passere mellem to plader, der er elektrisk isolerede fra hinanden. Hvis pladerne forbindes til en spændingskilde med seriemodstand, vil der løbe en strøm, som transporterer elektroner fra den ene plade til den anden. Det skaber et elektrisk felt mellem de to plader, hvor der lagres energi. Hvis spændingskilden fjernes, og der tilsluttes en modstand til pladerne, vil der løbe en modsatrettet strøm, som frigiver den oplagrede energi fra det elektriske felt. Det får spændingen over de to plader til at falde igen. Jo højere kapacitans, jo længere tid vil det tage for en kondensator at oplade og aflade igen.

Betegnelse

Kapacitans udtrykkes i den fysiske størrelse Farad. Denne fysiske størrelse er opkaldt efter den engelske videnskabsmand og forsker Michael Faraday. Mange kondensatorer, der bruges i elektronik, har en kapacitans, der er meget mindre end en Farad. Derfor bruges SI-præfikserne u for mikro 10-6, n for nano 10-9 og p for pico 10-12 ofte til at angive en mindre kapacitans. Allcables har kondensatorer med kapacitanser fra 0,6 µF. Nedenfor er en oversigt over anvendte symboler.
NavnSymbol faradF millifaradmF mikrofarad µF nanofaradnF picofaradpF .

Konstruktion af en kondensator

Kondensatoren, der bruges i elektronik, består af to elektrisk ledende lag, som ligger tæt sammen og er adskilt af et isolerende lag. En forbindelsesledning er fastgjort til begge ledere. Afhængigt af typen kan de ledende lag bestå af aluminiumsfolie eller en isolator, hvor et ledende aluminiumslag er blevet dampaflejret. Det isolerende lag kan være en tynd folie eller en isolerende keramisk plade. Ved en foliekondensator rulles folien ofte op, hvorefter rullen forsynes med et isolerende plastlag eller indkapsles i en aluminiumsdåse. Hvis du vil købe en kondensator med den rigtige kapacitet, afhænger det af en række konstruktionsfaktorer. Den første er de to lederes overfladeareal. Jo større overfladeareal, jo højere kapacitans. Den anden faktor er afstanden mellem lederne. Jo mindre afstanden mellem lederne er, desto større er kapacitansen. Den tredje faktor er isoleringsmaterialets relative permittivitet. Det er den grad, hvormed et materiale polariseres af et elektrisk felt. Når materialets relative permittivitet øges, øges kapacitansen også.

Hvilken kondensator skal jeg købe?

Der findes mange forskellige typer med hver deres fordele og ulemper. I en foliekondensator er isoleringslaget lavet af en plastfilm. Det ledende lag er ofte inddampet på folien. Hvert lag er forsynet med en forbindelsesledning, hvorefter to af disse lag lægges oven på hinanden og rulles sammen til en flad eller rund pakke. Denne pakke placeres derefter i et plastikhus. I en keramisk kondensator er isolatoren mellem lederne lavet af keramisk materiale. Kapacitansen i denne type er relativt lav, men den er stabil og forbliver den samme over et bredt frekvensområde. Derfor finder man ofte denne type i højfrekvente kredsløb. Denne type kan bestå af én keramisk plade, eller et antal plader kan stables for at øge kapacitansen. Derudover har hver type også en maksimal driftsspænding. Hvis en kondensator oplades over denne spænding, er der en chance for, at det elektriske felt over isoleringslaget bliver så højt, at isoleringslaget bryder igennem. Det kan forårsage en kortslutning, som fører til høje strømme, der yderligere beskadiger kondensatoren.

Den elektrolytiske kondensator

Elektrolytkondensatoren, forkortet elco, er en kondensator med høj kapacitet. I en elektrolytkondensator er en af de to aluminiumsledere gjort ru for at skabe riller, der øger overfladearealet med en faktor på ti til hundrede. Derefter påføres et tyndt lag af velisolerende aluminiumoxid. Dette tynde lag er det egentlige isoleringslag. Mellemrummet mellem de to plader fyldes derefter med en ledende elektrolytisk opløsning, som også fylder rillerne. Denne metode til at øge pladens overfladeareal øger kapaciteten betydeligt. Aluminiumoxidlaget er kun nogle få mikrometer tykt, hvilket øger kapacitansen yderligere. Denne teknik gør det muligt at fremstille små elektrolytkondensatorer med høj kapacitans. Ulempen ved elektrolytkondensatoren er, at den er polaritetsfølsom og derfor har en plus- og en minuspol. Man bør derfor kun bruge én måde at tilslutte jævnspænding til en elektrolytkondensator på. Hvis spændingen tilsluttes den forkerte vej, nedbryder iontransporten oxidlaget, så der opstår en kortslutning, og elektrolytkondensatoren mister sin evne til at lagre ladning.