25.3: Kondensatoren in Reihe und Parallel

Mehrere Kondensatoren, die miteinander verbunden sind, dienen als elektrische Komponenten in verschiedenen Anwendungen. Diese mehreren Kondensatoren verhalten sich wie ein einzelner äquivalenter Kondensator, und ihre Gesamtkapazität hängt von der Kapazität der einzelnen Kondensatoren und der Art der Verbindungen ab. Kondensatoren können in zwei Arten geschaltet sein, entweder in Reihe oder parallel.

Angenommen, die Kondensatoren sind hintereinander geschaltet, so dass das negative Terminal des ersten mit dem positiven Terminal des zweiten verbunden ist. Dies wird als Reihenschaltung bezeichnet. Jeder Kondensator erhält eine gleich große Ladung Q, wenn diese Reihenkombination an eine Batterie mit der Spannung V angeschlossen wird. Die Ladung auf der Platte, die mit dem positiven Terminal der Batterie verbunden ist, beträgt +Q, und die Ladung auf der Platte, die mit dem negativen Terminal verbunden ist, beträgt -Q. Dann werden Ladungen auf den anderen Platten induziert, so dass die Summe der Ladungen auf allen Platten und die Summe der Ladungen auf jedem Paar von Kondensatorplatten null ist.

Allerdings variiert die Spannung über jedem Kondensator im Verhältnis von Ladung zu Kapazität. Die Summe der Spannungsabfälle über jeden Kondensator entspricht der Gesamt-Batteriespannung. Das Reziprok der äquivalenten Kapazität in einem Serienschaltkreis ist die Summe der Reziproken der einzelnen Kapazitäten. Somit ähnelt die Kondensator-Kombination einem einzelnen äquivalenten Kondensator mit einem Kapazitätswert kleiner als die kleinsten Kapazitäten in einer Reihenschaltung.

Wenn die mehrfachen Kondensatoren so verbunden sind, dass die positiven Terminals aller Kondensatoren mit dem positiven Terminal der Batterie verbunden sind und die negativen Terminals mit dem negativen Terminal der Batterie verbunden sind, spricht man von einer Parallelschaltung. Der Spannungsabfall über jeden Kondensator ist gleich, aber die gespeicherte Ladung variiert. Die gesamte in dem Netzwerk gespeicherte Ladung ist die Summe der in jedem Kondensator gespeicherten Ladung. Die äquivalente Kapazität in einem Parallelschaltkreis entspricht der Summe aller einzelnen Kapazitäten im Netzwerk. Somit ähnelt die Kondensator-Kombination einem einzelnen äquivalenten Kondensator mit höherer Kapazität.

Kondensatoren können entweder in Reihe oder parallel in einer Schaltung geschaltet werden.

Betrachten Sie die Kondensatoren, die in Reihe mit einer Batterie verbunden sind; die Platte, die mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist, entwickelt eine positive Ladung, während die Platte, die am Minuspol befestigt ist, negativ geladen ist.

Eine gleiche Größe der Ladung wird auf den anderen Platten induziert. Die Potentialdifferenz zwischen den einzelnen Kondensatoren variiert jedoch mit dem Verhältnis der Ladung zu ihrer Kapazität.

Betrachtet man die Kondensatoren als einen einzigen äquivalenten Kondensator, so entspricht die Potentialdifferenz zwischen den Kondensatoren der Summe der Potentiale der einzelnen Kondensatoren.

Der Kehrwert der äquivalenten Kapazität ist also die Summe der Kehrwerte der einzelnen Kapazitäten.

Werden nun die Kondensatoren parallel geschaltet, entspricht die Potentialdifferenz jedes Kondensators der Batteriespannung. Daher variiert die Ladung als Produkt aus der Kapazität einzelner Kondensatoren und der Potentialdifferenz.

Die Gesamtladung für den äquivalenten Kondensator in einer Parallelschaltung ist die Summe der Ladungen der einzelnen Kondensatoren. Daher ist die äquivalente Kapazität additiv.