Wassermodell – Kondensator
Einleitung
Auch für den Kondensator gibt es ein Modell mit welchem man sich das Verhalten eines Kondensators besser vorstellen kann. Das sogenannte Wassermodell vergleicht das Verhalten von Wasser mit dem Verhalten von Elektrizität. So kann man sich die Elektrotechnik besser vorstellen. In diesem Artikel soll mithilfe des Wassermodells das Verhalten des Kondensator vereinfacht und verständlich dargestellt werden.
Aufbau
Zum Aufbau des Wassermodells gehört einerseits die Wasserquelle, welche der Spannungsquelle entspricht. Hinzu kommt der Wassertank welcher den Kondensator darstellt. Beides wird über Rohre verbunden welche den Stromleitungen entsprechen.
Die Höhe der Wasserquelle entspricht der Größe der Spannung.
Die Breite bzw. Durchmesser des Wassertanks entspricht der Kapazität. Dazu aber später mehr.
Rückblick in die Kindheit
In der Kindheit lernte man simple Physikalische Gegebenheit kennen:
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Stellt man eine Flasche mit Wasser auf einen Tisch und verbindet sie mit einem Rohr, steigt das Wasser, wie im Bild gezeigt bis auf den Pegel des Wasser in der Flasche an.
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Gleiches Prinzip wird beim Wasserturm benutzt. Der Wasserturm versorgt ein Dorf mit Wasser. Ein Haus welches mit Wasser versorgt werden möchte kann maximal so hoch gebaut werden wie der Wasserturm. So kann ohne Pumpen die Wasserversorgung bin ins oberste Stockwerk sichergestellt werden.
Erklärung der Spannung
Nun zurück zum Wassermodell.
Öffnet man den Hahn fließt Wasser in den Tank. Die Höhe des Wasserspiegels im Tank hängt von der Höhe der Wasserquelle ab. Im hier gezeigten Beispiel ist die Wasserquelle 5m hoch angebracht, daher steigt das Wasser im Tank auf 5m an.
Würde man die Wasserquelle auf 2m senken, würde auch das Wasser im Tank nur auf 2m ansteigen.
Vergleichbar ist die Höhe der Wasserquelle mit der Größe der Spannung. Die Menge des Wassers, mit der gespeicherten Ladung im Kondensator.
Das bedeutet:
Je höher die Wasserquelle desto mehr Wasser im Tank
Je höher die Spannung desto mehr Ladung im Kondensator
Erklärung der Kapazität
Ein weiterer Parameter welcher die Wassermenge im Tank beeinflusst ist die breite des Wassertanks, sprich den Durchmesser.
Wird dieser Erhöht, erhöht sich auch die Wassermenge welche sich, nach dem Öffnen des Hahns, im Tank befindet.
Vergleichbar ist die Breite des Wassertanks mit der Kapazität
Das bedeutet:
Je breiter der Wassertank desto mehr Wasser im Tank
Je höher die Kapazität des Kondensators desto mehr Ladung im Kondensator
Zusammenfassung
Im Wassermodell ist die Menge an Wasser im Wassertank abhängig von der Höhe der Wasserquelle und der Breite des Wassertanks.
In Realität bedeutet, dass das die Menge an gespeicherter Ladung abhängig von der angeschlossenen Spannungsquelle und er Kapazität des Kondensators ist.