Kondensatoren

Warum leuchtet bei manchen Geräten die Kontrolllampe noch kurz weiter, nachdem du den Stecker gezogen hast? Irgendwo dort drin sitzt ein Bauteil, das Ladung gespeichert hat und sie jetzt langsam abgibt: ein Kondensator. Nach dem Widerstand und der Diode ist er das dritte große Grundbauteil der Elektronik, und er steckt in praktisch jedem Gerät, oft dutzendfach.

Ein Eimer für Ladung

Ein Kondensator besteht aus zwei Metallflächen, die sich ganz nah gegenüberstehen, getrennt nur durch eine dünne Isolierschicht. Sie verhindert, dass die Ladungen einfach zueinander fließen und sich sofort ausgleichen. Legst du eine Spannung an, sammelt sich auf der einen Seite positive und auf der anderen negative Ladung, wie Wasser in einem Eimer. Wie viel hineinpasst, sagt die Kapazität, gemessen in Farad. Ein ganzes Farad ist dabei enorm viel: In den meisten Geräten stecken Kondensatoren mit einigen Millionstel Farad, also Mikrofarad. Erst ein Superkondensator schafft ganze Farad. Die gespeicherte Ladung folgt der Formel $Q = C \cdot U$: je größer die Kapazität und je höher die Spannung, desto mehr Ladung sitzt im Eimer.

Laden und Entladen

Beim Anschließen fließt zunächst ein Ladestrom, der den Kondensator füllt. Je voller er wird, desto kleiner wird der Strom, bis er ganz aufhört: Ein voller Kondensator sperrt Gleichstrom. Das Besondere ist das Entladen: Der Kondensator kann seine Ladung viel schneller abgeben, als er sie bekommen hat. Ein Blitzgerät lädt seinen Kondensator sekundenlang mit kleinem Strom auf und entlädt ihn dann in einem winzigen Sekundenbruchteil, dabei entsteht kurz ein riesiger Strom für den grellen Blitz.

Spannung glätten

Die häufigste Aufgabe von Kondensatoren ist unauffälliger: Sie glätten Spannungen. In einem Netzteil kommt die Spannung nach dem Gleichrichten als holpriges Auf und Ab an. Ein großer Kondensator dahinter wirkt wie ein Wasserspeicher: In den Bergen füllt er sich, in den Tälern gibt er nach und hält die Spannung oben. Auch neben empfindlichen Chips sitzen kleine Kondensatoren, die winzige Einbrüche der Versorgung abfangen, bevor der Chip sie überhaupt bemerkt.

Kondensator oder Batterie?

Beide speichern Energie, aber auf ganz verschiedene Art. Die Batterie speichert sie chemisch: viel Energie, aber langsames Laden und Entladen, und die Chemie nutzt sich mit der Zeit ab. Der Kondensator speichert die Ladung direkt auf seinen Flächen: viel weniger Energie, dafür blitzschnelles Laden und Entladen, millionenfach wiederholbar. Deshalb ergänzen sie sich: Die Batterie liefert die Ausdauer, der Kondensator den Sprint.