Unterschied zwischen Kondensatoren und Induktivitäten

Was sind Kondensatoren??

Kondensatoren sind elektrische Bauteile, ähnlich wie Widerstände und Induktoren, die den Strom in einem Stromkreis behindern. Im Gegensatz zu einem Widerstand, der Strom abführt, speichert ein Kondensator jedoch Energie, um die Spannung in der Schaltung zu erhalten. Kondensatoren nutzen ein elektrisches Feld, um Energie zu speichern.

Was sind Induktoren??

Induktoren sind wie Kondensatoren elektrische Komponenten, die in einer Schaltung verwendet werden, um Änderungen des Stroms zu verhindern oder bestimmte Frequenzen herauszufiltern. Ein Induktor speichert Energie in einem Magnetfeld, wodurch der Strom durch die Schaltung erhalten bleibt.

Unterschiede zwischen Kondensatoren und Induktivitäten

1. Physikalisches Design von Kondensatoren im Vergleich zu Induktoren

Kondensatoren haben zwei leitende Platten, die typischerweise durch ein dielektrisches Material getrennt sind, das als Isolator dient. Theoretisch kann ein Luftspalt die Platten trennen, aber diese Konstruktion ist aufgrund von Energieverlust äußerst ineffizient. Übliche Arten von Kondensatoren sind:

• Keramikkondensatoren
• Tantalkondensatoren
• Elektrolytkondensator

Ein Induktor ist einfach ein Draht, fast immer gewickelt, mit zwei Anschlüssen. Induktoren können gekoppelt sein, ein spezielles Gehäuse haben und unterschiedliche Kernmaterialien in der Spule haben. Die kleinsten Induktoren sind tendenziell viel größer als die kleinsten Kondensatoren, da der gewickelte Draht viel mehr Platz benötigt als die dünnen Schichten der Platten des Kondensators. Oberflächenmontierte Induktoren sind jedoch für kleine Geräte wie Mobiltelefone viel kleiner geworden. Einige typische Arten von Induktoren umfassen:

• Mehrschichtinduktoren
• Gekoppelte Induktivitäten
• Geformte Induktoren
• HF-Induktoren
• Drosseln
• SMD-Induktoren

2. Art des Speicherfeldes in Kondensatoren im Vergleich zu Induktoren

Kondensatoren speichern Energie in einem elektrischen Feld.

Induktoren speichern Energie in einem Magnetfeld.

3. Spannung gegen Strom

In einem Kondensator wird Energie in Bezug auf die Spannung berechnet. Die Spannung wird als Differenz der potentiellen Energie zwischen den zwei getrennten Platten bestimmt. Ein Kondensator widersteht Spannungsänderungen, indem er Energie in dem durch die Platten und den Spalt erzeugten elektrischen Feld speichert. Wenn ein Strom an die Schaltung angelegt wird, sammeln sich Ladungen auf den Platten des Kondensators. Daher kann sich die Spannung an einem Kondensator nicht sofort ändern.

• Ein Strom kann nicht über die Platten eines Kondensators fließen.

In einer Induktivität wird Energie in Form von Strom berechnet. Ein Induktor widersteht Stromänderungen in der Schaltung. Wenn ein konstanter Strom durch die Induktivität fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt. Als Eigenschaft des Magnetfelds ändert sich der Strom innerhalb des Magnetfelds in entgegengesetzter Richtung, wenn der Strom plötzlich ansteigt oder abnimmt. Dies widersteht oder verhindert die Änderung des Stroms in der Schaltung. Der Induktor verhindert, dass sich der Strom sofort ändert.

• Ein Strom kann durch den Draht eines Induktors fließen, er erzeugt jedoch ein Magnetfeld.

4. AC- und DC-Ströme

Wenn ein Wechselstrom an eine Schaltung mit einem Kondensator und einem Widerstand angelegt wird, bleibt die Spannung (oder EMF) hinter dem Strom zurück (abhängig von Kapazität und Frequenz), da der Kondensator Spannungsänderungen widersteht. Wenn stattdessen ein Gleichstromkreis angelegt wird, beginnt der Strom hoch und fällt auf 0. In diesem Fall steigt die Ladung des Kondensators an, wenn der Strom anhält, bis die Potentialdifferenz innerhalb des Kondensators eine zu große Gegenkraft für den Strom ist.

Wenn ein Wechselstrom an eine Schaltung mit einer Induktivität und einem Widerstand angelegt wird, wird der Strom (abhängig von der Induktivität und der Frequenz) hinter der Spannung zurückbleiben, da die Induktivität Änderungen des Stroms widersteht. Wenn ein Gleichstrom angelegt wird, beginnt der Strom niedrig und steigt stetig an, was zu dem Kondensator invers ist. Dies geschieht, weil das Magnetfeld in der Induktivität der plötzlichen Stromänderung widersteht, die auftritt, wenn der Gleichstrom eingeschaltet wird. Wenn der Strom abgeschaltet wird, widersteht das Magnetfeld der Änderung erneut.

5. Frequenzen von Kondensatoren und Induktivitäten

Kondensatoren eignen sich am besten zum Leiten von Hochfrequenzsignalen. Sie können verwendet werden, um niederfrequente Signale oder Rauschen auszublenden. Die Größe des Kondensators kann den Frequenzbereich ändern, der ausgefiltert wird, und verschiedene Größen von Kondensatoren können kombiniert werden.

Induktoren leiten am besten bei niedrigen Frequenzen und filtern hochfrequente Signale und Schwingungen heraus. Induktivitäten können zusammen mit Kondensatoren verwendet werden, um den Frequenzbereich in der Schaltung einzuschränken.

6. Anwendungen von Kondensatoren und Induktoren

Da Kondensatoren bei hohen Frequenzen gut leiten, werden sie üblicherweise in Hochspannungsversorgungen verwendet, wo sie Rauschen herausfiltern können. Traditionell wurden sie in Situationen eingesetzt, in denen sehr große Kapazitäts- und Leistungsniveaus erforderlich waren, wie beispielsweise beim Radar. Sie werden auch für elektronische Geräte wie Funkgeräte verwendet, die oszillierende Signale verwenden, bei denen sich eine Platte des Kondensators entladen und die andere sofort laden kann. Kondensatoren werden häufig neben Mikrochips platziert, um Störungen durch Gleichstromsignale zu blockieren. In diesem Fall handelt es sich um Entkopplungskondensatoren.

Induktoren sind in einer großen Vielfalt moderner Elektronik und Geräte beliebt. Fernsehgeräte, Radios und Zündkerzen werden alltäglich für Induktoren verwendet. In Situationen, in denen Frequenzen oder Resonanzen wichtig sind, können Induktoren mit Kondensatoren und Widerständen kombiniert werden, um die Schwingungen in der Schaltung zu verstärken oder zu begrenzen. Herkömmliche Induktoren sind normalerweise zu groß, um mit modernen Mikrochips verwendet zu werden, aber SMD-Induktoren werden für die heutige Elektronik klein genug gefertigt. Andere Induktortypen verfügen über zusätzliche Fähigkeiten, wie z. B. die Verwendung gekoppelter Induktoren in Transformatoren.

Tabelle der Unterschiede zwischen Kondensatoren und Induktoren

Merkmal	Kondensator	Induktor
Speicherfeld	Elektrisches Feld	Magnetfeld
Widersteht Spannung oder Strom	Stromspannung	Aktuell
Leitet einen Strom	Nein	Ja
Wechselstrom	Spannungsverzögerungen	Aktuelle Verzögerungen
Gleichstrom	Der Strom nimmt mit der Zeit ab	Strom steigt mit der Zeit
Beste Frequenz für die Leitung	Hohe Frequenzen	Niedrige Frequenzen

Zusammenfassung der Kondensatoren vs. Induktoren

• Kondensatoren und Induktoren sind ähnliche elektrische Komponenten, die den Strom in einer Schaltung behindern. Im Gegensatz zu einem Widerstand speichern sie die Energie, anstatt sie zu zerstreuen.
• Ein Kondensator speichert Energie in einem elektrischen Feld, während ein Induktor Energie in einem Magnetfeld speichert.
• Kondensatoren widerstehen Spannungsänderungen und der Strom fließt nicht durch sie hindurch; Induktoren widerstehen Änderungen in Strom und Leitfähigkeit.
• Kondensatoren arbeiten am besten bei hohen Frequenzen und Induktoren am besten bei niedrigen Frequenzen. Sie können kombiniert werden, um unerwünschte Signale oder Frequenzen herauszufiltern.