Elektrische Kapazität

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Physikalischer Kappes, „Elektrische Kapazität“ wird in „Farad“ gemessen! Gruß a×pdeHallo! 17:15, 19. Nov. 2020 (CET)


Dieser Artikel befasst sich mit dem Thema Kapazität. Im Funktionsmodellbau wird damit meist der Energiegehalt eines Akkus gemeint, daher wird dieses Thema zuerst behandelt. Danach erfolgt eine allgemeinere Behandlung des Themas Kapazität.


Kapazität eines Akus

Die Kapazität eines Akkus wird in Amperestunden gemessen. Die Abkürzung dafür lautet Ah. Ein Beispiel: eine Autobatterie mit 36 Ah Kapazität kann 36 Stunden lang einen Strom von 1 Ampere liefern oder auch 1 Stunde einen Strom von 36 Ampere. Man kann auch andere Ströme wählen, wichtig ist nur das das Produkt Strom x Zeit das Ergebnis 36 Ah haben. Das eben genannte Beispiel ist aber praxisfremd, denn die Kapazität eines Akkus ist kein feststehender Wert. Vielmehr hängt sie auch davon ab, wie hoch der Entladestrom ist. Aber als Richtgröße ist das obige Beispiel in etwa geeignet.

Im Modellbau werden ausgewachsene Autobatterien eher selten eingesetzt, daher ist hier die Maßeinheit mAh (Milliamperstunden) üblich. Eine Mignonzelle von 2100 mAh Kapazität kann entsprechend dem obigen Beispiel für eine Stunde einen Strom von 2100 mA (= 2.1 A) liefern... theoretisch! Denn wie gesagt, hängt die tatsächliche Kapazität eines Akkus vom Entladestrom ab.

Noch ein Hinweis: viele Modellbauer reden bei der Kapazität eines Akkus von Milliampere, wenn sie Milliamperestunden meinen. Es ist zwar sachlich falsch, scheint aber umgangssprachlich üblich zu sein.


Elektrische Kapazität

Die elektrische Kapazität (Adjektiv kapazitiv) in der Physik/Elektrotechnik stellt die Fähigkeit eines Körpers dar, elektrische Ladungen zu speichern. Sie wird als Verhältnis der zugeführten Ladungsmenge zur entstandenen Spannung bestimmt. Damit ist sie ein Maß für das Ladungs-Fassungsvermögen eines Körpers.

Der Begriff "Kapazität" wird gerade in der Elektrotechnik und Elektronik häufig auch synonym für das elektrische Bauelement Kondensator verwendet. Bei Akkumulatoren besitzt die Bezeichnung "Kapazität" umgangssprachlich eine andere Bedeutung. Dort wird sie direkt als Bezeichnung für die Ladungsmenge verwendet.

Die elektrische Kapazität wird in der SI-Einheit Farad gemessen. Ein Farad (1 F) ist die Kapazität C eines Kondensators, der beim Anlegen einer Spannung U von 1 Volt eine Ladungsmenge Q von 1 Coulomb (As) speichert:

<math>[C]=\frac{[Q]}{[U]}</math>

<math>1\,\mathrm{F} = \frac{1\,\mathrm{As}}{1\,\mathrm{V}}</math>

Das Farad ist eine recht große Einheit, die meisten in der Praxis verwendeten Kondensatoren haben Nennwerte zwischen einigen Picofarad (pF) und einigen Mikrofarad (μF).


Die Größe der Kapazität hängt von den Abmessungen und dem Material des Kondensators ab. Für einen Plattenkondensator (zwei Metallplatten der Fläche A im Abstand d) berechnet man die Kapazität gemäß:

<math>C = \frac{\epsilon_r \ \epsilon_0 \ A}{d}</math>


Die Kapazität einer freien Kugel mit dem Radius R beträgt:

<math>C = 4 \pi\ \epsilon_r \ \epsilon_0 \ R </math>

Diese Formel gilt allerdings nicht mehr, wenn sich Gegenstände insbesondere Leiter auf Erdpotential (z.B. die Hand des Experimentators) in der Nähe der Kugel befinden.


In den Formeln ist ε0 die elektrische Feldkonstante,

<math>\epsilon_0 = 8{,}854187817 \cdot 10^{-12} \mathrm{\frac{F}{m}} </math>

εr ist eine für das Isolationsmaterial spezifische dimensionslose Materialkonstante, die Permittivitätszahl, auch Dielektrizitätszahl genannt.

Hinweis

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Kapazität Elektrische Kapazität aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.