Plattenkondensator

Bauform

Plattenkondensator mit E-Feld

Der einfach Plattenkondensator besteht aus zwei metallischen Platten, die sich in möglichst geringem Abstand gegenüber stehen. Bringt man nun elektrische Ladung auf die eine Platte und erdet die andere, wird auf der zweiten Platte infolge Influenz die gleiche Ladungsmenge verdrängt wie auf die erste aufgebracht worden ist.

Füllt man den Raum zwischen den Platten mit einem Isolator (Dielektrikum) auf, kann der Plattenabstand sehr klein gemacht werden. Dies erhöht die Kapazität des Kondensators. Weil das Isoliermaterial polarisierbar ist, bilden sich an der Oberfläche des Dielektrikums Oberflächenladungen, die das von den Platten erzeugte elektrische Feld abschwächen. Dieser Effekt vergrössert die Kapazität des Kondensators zusätzlich.

Plattenkondensatoren erlauben in modifizierter Ausführung sehr hohe Kapazitäten pro Volumen. Indem man die jeweils mit einem Potential verbundenen Elektroden abwechselnd aufeinander stapelt, werden sie doppelt wirksam. Sind die Platten als Metallfolie oder -film ausgeführt, können sie bei einem geeigneten Isolator aufgewickelt werden. Aufgrund seiner kompakten Bauform ist dies der gebräuchlichste Kondensator.

Kapazität

Ist die Plattendiagonale viel grösser als der Plattenabstand, darf das elektrische Feld als homogen betrachtet werden. Im homogenen Feld ist die Spannung gleich der Feldstärke mal die Distanz in Feldrichtung

[math]U = Ed[/math]

Die Ladungen auf den Platten bilden die Quellen bzw. die Senken des elektrischen Feldes. Die Feldstärke ist proportional zur Flächenladungsdichte σ

[math]E = \frac {\sigma}{\epsilon_0}[/math]

wobei ε₀ für die elektrische Feldkonstante steht.

Setzt man diese Beziehunen in die Definitionsgleichung der Kapazität ein, erhält man die Berechnungsformel für einen Plattenkondensator

[math]C = \frac {Q}{U} = \frac {A \sigma}{\frac {\sigma}{\epsilon_0}d} = \epsilon_0 \frac {A}{d}[/math]