Quelle: Krücken 04-2021 von DL9HCG – Aufgearbeitet von Oliver Nitsche

Sie bestehen simpel aus zwei Platten eines leitfähigen Materials, die sich in mehr oder weniger Abstand voneinander befinden. Zwischen den Platten bildet sich ein elektrisches Feld aus, wenn an den Kondensator eine elektrische Spannung angelegt wird.

Hier ist das mit grau gezeichneten Feldlinien dargestellt, die von einer der Platten auf die gegenüber befindliche Platte wirken. Der negative Pol der Spannungsquelle ( – ) hat die linke Platte mehr oder weniger mit den negativen Ladungsträgern, den Elektronen angereichert. Dieses “mehr oder weniger“ ist maßgebend für die Kapazität eines Kondensators. Solch ein gleichmäßiges, gleichförmiges – wird als homogenes elektrisches Feld bezeichnet.

Wird der Kondensator an Wechselstrom angeschlossen, dann wechselt das elektrische Feld natürlich auch im Rhythmus der Wechselspannung ständig seine Richtung. Wie eine Batterie, die ja ebenfalls im Wesentlichen aus zwei Platten besteht – freilich mit einer Säure oder einer Emulsion dazwischen – also, ebenso hat der Kondensator eine Kapazität, ein Fassungsvermögen. Die Kapazität wird umso größer, je näher man die Platten aneinanderrückt, weil die Feldstärke des elektrischen Feldes mit zunehmender Entfernung abnehmen würde. Macht man die Platten größer, so steigt die Kapazität. – + Metallpapierkondensator Elektrolytkondensator

Und wie bei der Batterie steigt sie ebenfalls, wenn sich zwischen den Platten ein anderer Isolator als Luft befindet. Elektrolyt-Kondensatoren haben ein Dielektrikum (das, was zwischen den Platten ist) aus solch einem, meist matschigen Material. Das macht man, um auf kleinem Raum möglichst viel Kapazität zu erreichen. Dann gibt es noch Metallpapier-Kondensatoren, deren Isolation aus getränktem Papier oder Kunststoff-Folie besteht, Glimmer und Keramik Kondensatoren, und andere, deren Namen schon verraten, was zwischen den Platten ist.

Der Aufdruck 100 µF auf dem Elektrolytkondensator auf der vorigen Seite beschert uns schon wieder Maßeinheiten, und damit verbundenen Lernbedarf. Der französische Physiker Michael Faraday hat sich damit verdient gemacht, sie tragen seinen Namen, und das zwingt uns zum Denken. Denn diese Maßeinheiten haben es in sich. Sie sind verschwindend klein – aber doch beherrschbar. Das fängt noch harmlos an, mit Millifarad = tausendstel Farad, und setzt sich fort mit Mikrofarad (µF) = millionstel Farad, über Nanofarad (nF) = milliardstel bis Billionstel Farad, genannt Pikofarad. Klingt wie ein Stück aus dem Tollhaus – aber mit “Gewusst wie“ kommt man auch dem auf die Schliche. Dafür habe ich in meiner zartesten Kinderzeit – will sagen – Vorbereitungszeit auf die Amateurfunk-Prüfung kariertes Rechenpapier aus dem Gedächtnis hervorgekramt, und folgendes Schema angewendet, wenn einfach zusammengezählt werden musste:

Die Einheiten sind, wie in unserem Dezimalsystem üblich, in Dreiergruppen aufgeteilt: z.B. mmm – wobei die linke Stelle 100-milli, die mittlere 10-milli und die rechte 1-milli bedeutet.

Gefolgt werden die Milli’s von den Mikro ( µ ), den Nano und den Piko. Auf einen Blick ist das überschaubar geworden. Wenn man auf diese Weise die Werte an die richtige Stelle platziert, dann hat man schon gewonnen, und zählt nur zusammen, wenn es um Parallelschaltung von Kondensatoren geht! Ganz richtig: Kondensatoren parallel- oder in Reihe geschaltet, werden genau umgekehrt wie Widerstände ausgerechnet.

Denn wenn man sich parallel geschaltete Kondensatoren bildlich vorstellt, dicht beieinander, dann addieren sich die Plattengrößen zu einer Gesamt-Plattengröße. Bei Widerständen trifft addieren der Einzelwerte dann zu, wenn es sich um eine Reihenschaltung handelt.

Wie bei den Widerständen, unterliegt natürlich jedes Bauteil – und so auch Kondensatoren einer Temperaturabhängigkeit.

Bei Kondensatoren kann das aber fatal sein, wenn man z.B. an den Kondensator eines Schwingkreises denkt.

Schon die Spule im Schwingkreis bewirkt infolge der Erwärmung eine Frequenzdrift in Richtung tieferer Frequenzen. Und nun kommt noch der TK (Temperatur-Koeffizient) des Kondensators hinzu – kann das gutgehen? Es kann!

Temperaturkompensation heißt das Zauberwort. In Schwingschaltungen die Hochfrequenz erzeugen, baut man einen Schwingkreiskondensator mit negativem TK ein. Dieser verändert bei Erwärmung seinen Wert zu geringerer Kapazität. Und das geht so:

Die typischen Cs, die in Schwingkreise eingebaut sind, haben Metallbeläge auf beiden Seiten eines Keramikplättchens.

Bei der Herstellung werden die Keramik-Moleküle so ausgerichtet, dass das Plättchen vorwiegend “dicker“ wird. Wie beim Baum, der bei kurzzeitiger klimatischer Änderung dicker oder dünner – aber nicht länger oder kürzer wird. Die Metallbeläge des Kondensators bekommen also bei Erwärmung einen größeren Abstand voneinander = die Kapazität sinkt!

Die Spule hat bei Erwärmung eine Frequenzdrift nach unten zur Folge, weil sie mechanisch größer wird, und der Kondensator bringt gleichzeitig die Frequenz wieder nach oben.

Es gibt sie zu kaufen, sie heißen dann NP Ø, (Negativ/Positiv Null) wenn sie neutral reagieren, oder N33, P33 – je nachdem, ob sie negativer oder positiver auf Temperaturanstieg reagieren. Die 33 hinter dem Buchstaben bedeutet ppm = Parts per Million – da gibt’s natürlich auch andere Werte.

PPM – auch Punkte pro Million bedeutet, daß bei einem Temperaturanstieg von einem Grad – ein Kondensator mit einer Million Pikofarad – eine Kapazitätsänderung um 33 Pikofarad erfährt.

Von außer- oder innerhalb des Gehäuses veränderbare Kondensatoren sind Trimm- oder Drehkondensatoren. Bei den Widerständen gibt es sie als Potentiometer oder Trimmpotentiometer