25.4: Äquivalente Kapazität

Equivalent Capacitance
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Equivalent Capacitance
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01:19 min
September 18, 2023

Overview

Mehrere Kondensatoren können in einer Schaltung in Reihen- oder Parallelschaltung geschaltet werden. Wenn die Kondensatorkombination an eine Batterie angeschlossen ist, hängt der Potentialabfall über jeden Kondensator und die Größe der im einzelnen Kondensator gespeicherten Ladung von der Art der Verbindung ab. Die Kondensatorkombination wird durch einen einzelnen äquivalenten Kondensator ersetzt, der die gleiche Ladungsmenge speichert wie die Kombination für eine gegebene Potentialdifferenz

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Die folgenden Strategien werden verwendet, um die Nettokapazität für ein Kondensatornetzwerk zu berechnen:

  1. Das Kondensatornetzwerk ist in Kondensatoren gruppiert, die im Netzwerk in Reihe und parallel geschaltet sind.
  2. Der äquivalente Kondensator einer Reihenkombination hat die gleiche Ladungsgröße wie die einzelnen Kondensatoren. Die Potentialdifferenz über die Reihenkombination ist die Summe der Potentialdifferenzen über die einzelnen Kondensatoren. Schließlich ergibt die Summe der Kehrwerte der einzelnen Kapazitäten den Kehrwert der äquivalenten Kapazität in einer Reihenschaltung.
  3. Der äquivalente Kondensator für eine parallele Kombination hat die gleiche Potentialdifferenz wie der einzelne Kondensator. Die Summe der Ladungen der einzelnen Kondensatoren ist gleich der Ladung des äquivalenten Kondensators. Die äquivalente Kapazität entspricht der Summe aller einzelnen Kapazitäten im Netzwerk.
  4. Bei Reihenkombinationen ist die Größe der äquivalenten Kapazität kleiner als die einzelnen Kapazitäten. Im Gegenteil, der äquivalente Kapazitätswert ist für die parallel geschalteten Kondensatoren größer als die einzelnen Kapazitäten.
  5. Alle Reihen- oder Parallelgruppen im Netzwerk werden in mehreren Schritten durch die äquivalente Kapazität ersetzt, bis die Nettokapazität erreicht ist.

Transcript

Die Nettokapazität für ein Kondensatornetzwerk kann berechnet werden, indem die äquivalenten Kapazitäten einzeln für die Kombinationen nur parallel und nur Reihe ermittelt werden.

Stellen Sie sich ein Kondensatornetzwerk vor, das aus einer Reihen- und Parallelkombination von vier Kondensatoren besteht, die mit einer Batterie verbunden sind. Wie hoch ist die Ladung an jedem Kondensator?

Da die Kondensatoren 2 und 3 parallel geschaltet sind, ergibt die Summe ihrer Kapazitäten die äquivalente Kapazität.

So reduziert sich das Vier-Kondensatoren-Netzwerk auf drei in Reihe geschaltete Kondensatoren.

Nun hat die Ladung an jedem Kondensator die gleiche Größe, während die angelegte Potentialdifferenz der Summe der Spannung an jedem Kondensator entspricht.

Da die Spannung dem Verhältnis von Ladung zu Kapazität entspricht, ergibt das Ersetzen der Werte der Kapazitäten und der angelegten Spannung die an jedem Kondensator in Reihe angesammelte Ladung.

Die Spannung an den Kondensatoren 2 und 3 ist gleich und kann aus der berechneten Ladung gewonnen werden.

Schließlich ergibt das Produkt aus einzelnen Kapazitäten und Spannungswerten die Ladungen an den Kondensatoren 2 und 3.

Es werden also die Ladungen an allen Kondensatoren im Netzwerk geschätzt.

Key Terms and definitions​

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