Gespeicherte Energie in Kondensator

OP #6441014
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Wenn ich einen Kondensator mit zb 47nF habe welcher für 16V ausgelegt 
ist, und diesen "voll" auf 16V auflade (jaja, praktisch nicht möglich 
usw), und diesen Kondensator dann zb gegen einen 100V Kondesator mit 
47nF austausche, dann würde der 100V Kondensator ja nichtmal zu nem 
Fünftel aufgeladen werden, heisst dass das dann deutlich weniger Energie 
im 100V Kondensator gespeichert wird als im 16V Kondensator?
Gast #6441024
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hi,
eigentlich hä??? aber in Anlehnung:
Du nimmst eine 10 Liter Eimer und machst ihn mit Wasser voll.
Die selbe Menge Wasser schüttest du in ein 200l Fass.
Ist dann in dem Fass weniger Wasser als im Eimer??

Viel Erfolg, Uwe
Gast #6441025
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Minecrafter 2. schrieb:
> ... heisst dass das dann deutlich weniger Energie
> im 100V Kondensator gespeichert wird als im 16V Kondensator?

Nein, die Ladung auf dem Kondensator ist theoretisch
1
Q = C * U
U ist dabei die tatsächlich anliegende Spannung.

Falls es sich um MLCC handelt, wird bei 16V auf dem 47nF/100V 
Kondensator sogar mehr Energie gespeichert, als auf dem 47nF/16V Typ. 
Grund ist die Abnahme der Kapazität mit der Spannung (bezogen auf die 
Nennspannung).
Je nach Keramikmaterial kann die Kapazität durchaus auf 50% abnehmen.
#6441039
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Minecrafter 2. (minecrafter_2)

>Wenn ich einen Kondensator mit zb 47nF habe welcher für 16V ausgelegt
>ist, und diesen "voll" auf 16V auflade (jaja, praktisch nicht möglich
>usw), und diesen Kondensator dann zb gegen einen 100V Kondesator mit
>47nF austausche, dann würde der 100V Kondensator ja nichtmal zu nem
>Fünftel aufgeladen werden, heisst dass das dann deutlich weniger Energie
>im 100V Kondensator gespeichert wird als im 16V Kondensator?

Und wie überträgst Du die Energie/Ladung zum anderen C?
Was sind die Bedingungen dieses Spiels?

Die Spannungsangabe auf dem C hat jedenfalls nicht mit der aktuell 
gespeicherten Ladung oder Energie zu tun, sondern stellt nur eine Grenze 
dar, wo es für den C langsam ungesund wird. So betrachtet könnte der 
eine C 100/16 zum Quadrat mehr Energie speichern.


Wolfgang (Gast)

>Falls es sich um MLCC handelt, wird bei 16V auf dem 47nF/100V
>Kondensator sogar mehr Energie gespeichert, als auf dem 47nF/16V Typ.
>Grund ist die Abnahme der Kapazität mit der Spannung (bezogen auf die
>Nennspannung).

Der TO versteht noch nicht mal die theoretischen Grundlagen zum C, und 
Du kommst wieder mit der Praxis.  Meinst Du, der Dreckeffekt der 
C-Abnahme mit steigender U das ist hier wichtig, bzw. trägt zum 
Verständnis der Theorie bei?
Gast #6441054
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Jens G. schrieb:
> Meinst Du, der Dreckeffekt der C-Abnahme mit steigender U das ist
> hier wichtig, bzw. trägt zum Verständnis der Theorie bei?
Der erste Teil meines Beitrags war doch theoretisch eund einfach genug.
Die Frage des TO ist derartig grundlegend, einschließlich der einfachen 
Herleitung der Antwort, wie man sie in der Schule vielleicht in der 
8./9. Klasse anhand eines Plattenkondensator macht, dass man da ruhig 
mal auf ein paar Fallstricke in der Praxis hinweisen darf.

Ein Faktor 2 gegenüber der Theorie würde ich jetzt nicht als 
"Dreckeffekt" bezeichnen. Die Theorie aus der 8. Klasse versagt da 
einfach.
Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #6441350
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Marek N. schrieb:
> Kevin M. schrieb:
>> Lesen Sie bitte nochmal nach......
> Ich gebe Ihnen einen Tipp:
Merkt ihr es nicht: ihr stoßt ins gleiche Horn.

Kevin M. schrieb:
> Die gespeicherte Ladung hängt (*) einzig und allein von der Kapazität ab.
(*) ... bei gleicher Spannung über dem Kondensator ...

Jens G. schrieb:
> Und wie überträgst Du die Energie/Ladung zum anderen C?
Er nimmt ein Labornetzteil und lädt damit einen 47nF-Kondensator auf 16V 
und dann nimmt er einen anderen 47nF-Kondensator und lädt auch den auf 
16V.
Die Frage ist nun: welcher der beiden Kondensatoren enthält mehr 
Energie?

Und weil ich jetzt simplerweise die Farbe, die Gehäuseform, den 
Hersteller und sogar die maximal erlaubte Spannung aus der Beschreibung 
herausgelassen habe, fällt die Antwort relativ einfach.

> Was sind die Bedingungen dieses Spiels?
Wobei man in der realen Praxis aufpassen muss, denn wie gesagt gibt es 
da ggfs. bei bestimmten Technologien irgendwelche Abhängigkeiten und 
Variationen der Kapazität.

Jens G. schrieb:
> Meinst Du, der Dreckeffekt der C-Abnahme mit steigender U das ist hier
> wichtig, bzw. trägt zum Verständnis der Theorie bei?
Dass da die Kapazität bei den hochkapazitiven MLCC schon mal um bis zu 
50% abnehmen kann, darf man schon mal erwähnen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator

Wolfgang schrieb:
> Die Frage des TO ist derartig grundlegend, einschließlich der einfachen
> Herleitung der Antwort
Das ist der Witz an der Sache: nie war es einfacher als heute, an solche 
Informationen zu kommen. Und nie stellten Anfänger ähnlich simple 
Fragen, ohne vorher mal wenigsten einen kleinen Funken nachgedacht zu 
haben. Mir scheint, die "Publikumsfrage" für die "Schwarmintelligenz" 
wird heute weit vor dem "selbständigen Nachdenken" in Anspruch genommen.
#6441398
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Lothar M. schrieb:
> Und nie stellten Anfänger ähnlich simple
> Fragen, ohne vorher mal wenigsten einen kleinen Funken nachgedacht zu
> haben. Mir scheint, die "Publikumsfrage" für die "Schwarmintelligenz"
> wird heute weit vor dem "selbständigen Nachdenken" in Anspruch genommen.
:)
Hast recht, trotzdem:

Die Frage ist doch irgendwie putzig. Wenn sie nicht in einem, von einem 
relativ kleinen Teil unserer Bevölkerungsgruppe betreffenden Fachgebiet 
auftauchen würde, täte ich sie glatt für eine von diesen Witzfragen 
irgend eines Radiosenders halten, die einem arglosen Supportmitarbeiter 
am Telefon mit verstellter Kinderstimme offenbart wird.  ;)
#6441400
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Lothar M. schrieb:

> Jens G. schrieb:
>> Und wie überträgst Du die Energie/Ladung zum anderen C?
> Er nimmt ein Labornetzteil und lädt damit einen 47nF-Kondensator auf
> 16V und dann nimmt er einen anderen 47nF-Kondensator und lädt auch
> den auf 16V.

> Die Frage ist nun: welcher der beiden Kondensatoren enthält mehr
> Energie?

Wobei mir schleierhaft ist, wie man überhaupt auf so eine Frage kommt.

Manche Leute fragen vielleicht "Was ist schwerer; ein Kilogramm Blei
oder ein Kilogramm Watte?". Aber hier ist das doch beides Mal ein
Kilogramm Watte.

Vielleicht ein besserer Vergleich zur Frage des TE:
"Was ist schwerer: ein Kilogramm Watte, das im Kofferraum eines Smart
liegt oder ein Kilogramm Watte im Kofferraum eines Porsche Cayenne?"
#6441406
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Axel S. schrieb:
> Wobei mir schleierhaft ist, wie man überhaupt auf so eine Frage kommt.
Ein Anfänger, für den alles noch neu und unbekannt ist und der die 
Wirkprinzipien noch nicht durchschaut, kommt gerne auf derlei Fragen.

Der Klassiker (unter Kunden und Vertrieblern) ist bei uns immernoch:
'Ich habe einen Verbraucher, der bei 12V 1A aufnimmt. Geht der kaputt, 
wenn ich ihn mit einem 12V/3A-Netzteil betreibe?'


Axel S. schrieb:
> Vielleicht ein besserer Vergleich zur Frage des TE:
> "Was ist schwerer: ein Kilogramm Watte, das im Kofferraum eines Smart
> liegt oder ein Kilogramm Watte im Kofferraum eines Porsche Cayenne?"
Der Vergleich ist richtig gut!  :)
Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #6441814
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Axel S. schrieb:
> Vielleicht ein besserer Vergleich zur Frage des TE: "Was ist schwerer:
> ein Kilogramm Watte, das im Kofferraum eines Smart liegt
> oder ein Kilogramm Watte im Kofferraum eines Porsche Cayenne?"
Und als Steigerung dann:
"Was ist schwerer: 1kg Watte auf der Erde oder 1kg Watte auf dem Mond? 
Und welches der beiden hat mehr Masse?"
Jetzt wirds lustig...  ;-)
Gast #6441995
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Axel S. schrieb:
> Manche Leute fragen vielleicht "Was ist schwerer; ein Kilogramm Blei
> oder ein Kilogramm Watte?". Aber hier ist das doch beides Mal ein
> Kilogramm Watte.

Vorsicht:
Beide Massen sind zwar gleich, aber die größere Gewichtskraft hat das 
Blei, denn die (Zellstoff-)Watte hat mehr Auftrieb in der Luft auf Grund 
des größeren Volumens. Außer es wäre Watte aus Blei (oder Gold).

Arno schrieb:
> Und was ist mit (1kg) Tee?

Der liegt dazwischen 😀.
#6442004
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HildeK schrieb:
> Vorsicht: Beide Massen sind zwar gleich, aber die größere Gewichtskraft
> hat das Blei, denn die (Zellstoff-)Watte hat mehr Auftrieb in der Luft
> auf Grund des größeren Volumens.

Dadurch sorgt dann im Kofferraum des Smart die Watte für den längeren 
Bremsweg: die gleiche Masse muss abgebremst werden, aber wegen des 
höheren Auftriebes gibt es weniger Grip als beim Blei.
#6442030
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> Marek N. schrieb:
>> Kurtiversum

Der ist gut...

Aber daß sich mit steigender Spannung die Kapazität eines Keramikkondis 
auf 50% verringert, muß ich mir merken.
Warum hat man dann eigentlich die Kapazitätsdiode erfunden ?

Sagen wir mal so: Wenn ich einen Keramikkondensator einbaue, wünsche ich 
die Kapazität, die aufgedruckt ist, bei jeder Spannung, und bei jedem 
Wetter- solch genannte Exemplare wird ein Normal- Elektroniker wohl kaum 
verwenden können.
Gast #6442048
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M.A. S. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Falls es sich um MLCC handelt, wird bei 16V auf dem 47nF/100V
>> Kondensator sogar mehr Energie gespeichert, als auf dem 47nF/16V Typ.
>
> Voll daneben: das Gegenteil ist richtig.
> Wenn die Kapazität mit steigender Spannung sinkt, sinkt auch das
> Fassungsvermögen für Ladung und Energie.

Da denke besser noch einmal drüber nach. Der Einfachheit halber nehmen 
wir MLCCs, bei denen bei Nennspannung die Kapazität auf 49% sinkt (ähnl. 
Y5N).
Dann hat bei 16V der 47nF/16V-Kondensator eine Kapazität von 23nF, der 
47nF/100V-Kondensator eher 45nF.
Auf welchem Kondensator ist nach dem Aufladen auf 16V wohl mehr Energie 
gespeichert?

Die Formel E = 1/2 C U² kannst du hier allerdings vergessen, weil die 
Kapazität über den Aufladevorgang nicht konstant ist.
Gast #6442922
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M.A. S. schrieb:
> Auf jenem, bei welchem bei der Endspannung die größere Kapazität übrig
> ist.

Das sagte ich bereits, aber du hast behauptet, dass das Gegenteil 
richtig sei.

M.A. S. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Falls es sich um MLCC handelt, wird bei 16V auf dem 47nF/100V
>> Kondensator sogar mehr Energie gespeichert, als auf dem 47nF/16V Typ.
>
> Voll daneben: das Gegenteil ist richtig.
Gast #6442984
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Edi M. schrieb:
>> Marek N. schrieb:
> ...
> Sagen wir mal so: Wenn ich einen Keramikkondensator einbaue, wünsche ich
> die Kapazität, die aufgedruckt ist, bei jeder Spannung, und bei jedem
> Wetter- solch genannte Exemplare wird ein Normal- Elektroniker wohl kaum
> verwenden können.

Hallo

so einfach ist das eben nicht.

Diese Typen von Keramikkondensatoren sind relativ neu und noch 
wichtiger: Es gibt nicht den einen Keramikkondensator und vor allem man 
muss sich komplett von der Alltagsvorstellung von Keramik ("Porzellan" 
"Badekeramik")  entfernen.

Kondensatoren in µF Bereich ja selbst oberhalb von wenigen 100nF waren 
vor 2 Jahrzehnten in den SMD Größen (die Kondensatoren welche einfach 
nur SMD Anschlüsse haben aber ansonsten genauso groß wie THT Typen sind 
zähle ich mal nicht dazu) in der Praxis noch unbekannt bzw. in der 
Entwicklung.
Kondensatoren werden aber für viele Anwendung aber unter recht 
Verschiedenen Bedingungen und Zielvorgaben (Einsatzzwecke) benötigt.
Und da halt schon länger alles klein und somit SMD sein muss, aber auf 
große Kapazitäten trotzdem nicht verzichtet werden kann (man würde gern 
aber wieder mal die Physik...) hat man halt Kondensatoren entwickelt die 
dank sehr spezieller Keramikwerkstoffe extrem hohe Kapazitäten 
bereitstellen können.
Allerdings funktioniert das dann nicht mehr so einfach wie bei einen 
"Kunststoffkondensator" und anderen "klassischen" Kondensatoren bzw. 
Effekte die dort so gut wie keine praktische Auswirkung haben erreichen 
Größenordnungen wo es auch in der Praxis Auswirkungen hat.
Das will man so nicht, ist aber einfach so - deshalb sind diese 
Kondensatoren auch keine Universalkondenstoren oder die 
"Superspeicherkondensatoren" welche der perfekte Ersatz für alle 
Akkutechnologien wäre.

Gute erweiterte Grundlagen bietet dazu der Wikipediabeitrag
https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator der schon durch seine 
Größe zeigt wie vielschichtig und komplex das Gebiet der 
Keramikkondensatoren ist.
Neben den echten Speicherkondensatoren sind die Keramikkondensatoren die 
Typen wo an meisten entwickelt und geforscht wird.

Praktiker
#6443055
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Wolfgang schrieb:
> M.A. S. schrieb:
>> Auf jenem, bei welchem bei der Endspannung die größere Kapazität übrig
>> ist.
>
> Das sagte ich bereits, aber du hast behauptet, dass das Gegenteil
> richtig sei.
>
> M.A. S. schrieb:
>> Wolfgang schrieb:
>>> Falls es sich um MLCC handelt, wird bei 16V auf dem 47nF/100V
>>> Kondensator sogar mehr Energie gespeichert, als auf dem 47nF/16V Typ.
>>
>> Voll daneben: das Gegenteil ist richtig.

Sorry, Du hast (und hattest) recht!
Ich hatte offensichtlich beim eiligen Lesen Deine Aussage anders und 
damit falsch verstanden.
Gast #6444314
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Minecrafter 2. schrieb:
> Meine Frage entstand da ich in der Theorie zu Kondensatoren kein
> bisschen drin bin geschweige denn in den Formeln, ...

Dann lies einfach mal in einem Grundlagenbuch ..

> ... und es stellte sich halt sozusagen die Frage ob ein Kondensator
> bei jeder Spannung die zb 47nF speichern kann oder ob die vollen 47nF
> erst bei anlegen der Vmax erreicht werden :)

Die Angabe "47nF" ist keine Angabe der Ladung, sondern der Kapazität.

Stell dir einfach einen Plattenkondensator mit Luftdielektrikum vor, bei 
dem die Kapazität bekanntlich durch Fläche und Plattenabstand bestimmt 
ist. In einem vernünftigen Grundlagenbuch wirst du dazu auch die 
Herleitung finden.
Würdest du jetzt erwarten, dass sich die Abmessungen des Kondensators 
ändern, während du ihn auf Vmax auflädst?
Gast #6444357
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von Minecrafter 2. schrieb:
>ob die vollen 47nF erst bei anlegen der Vmax
>erreicht werden :)

Er hat auch bei 0V 47nF. Ein Kondensator speichert eine
elektrische Ladung und Ladung ist Strom mal Zeit.
1F, also ein Farad = 1 As/V also eine Amperesekunde pro Volt.
Das bedeutet wenn ein Kondensator von 1F mit einen Strom
von 1A geladen wird, steigt die elektrische Spannung
in jeder Sekunde um 1V. Also nach 10 Sekunden wäre
die Spannung dann auf 10V gestiegen.

47nF = 0,000000047F

Vmax bedeutet nur, daß er bis zu dieser Spannung
aufgeladen werden darf. Darüber hinaus mußt du damit
rechnen das er zerstört wird.
#6444440
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Percy N. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Würdest du jetzt erwarten, dass sich die Abmessungen des Kondensators
>> ändern, während du ihn auf Vmax auflädst?
>
> Ja.

nochmal ja, fast jeder RFS Techniker kennt aufgeplatzte 
Boosterkondensatoren die immer wieder mit Kräften malträtiert werden 
durch Aufladung.

Denn Aufladung ist eine Krafteinwirkung durch die Ladung!
http://www.ktet.fh-muenster.de/lehre/gde_3.htlatex/gde_3se5.html

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