Wie ändert sich die Kapazität wenn man einen Kondensator aufwickelt

Kondensatoren werden in der Regel nicht wie im Physikunterricht als Kondensatorplatten gegenüber aufgestellt.

Stattdessen realisiert man sie beispielsweise als Folien, die man durch ein Dielektrikum getrennt, aufwickelt.

Ein Kondensator wäre sonst viel zu groß, um interessante Kapazitäten zu realisieren.
Du kannst ja aus Spaß einmal ausrechnen, wie groß ein Kondensator mit der Kapazität C=1µF mit zwei Platten, die beispielsweise durch ein Dielektrikum mit ε r =4 in einem Abstand von d=0,1mm getrennt sind, sein müsste. Also wie groß die benötigte Fläche A ist.

Auf jeden Fall wäre der Kondensator zu groß, um noch in ein chices Smartphone zu passen 😉

Neben dem Platzvorteil ergibt das Aufwickeln der Folien aber noch einen weiteren Vorteil.

Das Aufwickeln eines Kondensators erhöht die Kapazität

Yepp, die Kapazität eines Kondensators verdoppelt sich annähernd, wenn die Folien aufgewickelt werden.

Warum das so ist, zeige ich im folgenden Video.


Bei gegenüberliegenden Kondensatorplatten ordnen sich die Elektronen und Protonen so an, dass sich die Ladungsträger gegenüber liegen. Die Elektronen werden von den Protonen der anderen Platte angezogen.

Die Ladungsverteilung bei gegenüberliegenden Platten sieht also so aus, dass man eine hohe Ladungsträgerkonzentration an der Seite hat, die der anders gepolten Platte gegenüber liegt.

Durch das Aufwickeln der Kondensatorfolien erreicht man nun folgendes. Die Folien werden in Form einer Spirale aufgewickelt, so dass jede Folie zwei *gegnerische* Nachbarn hat.

Hier ordnen sich die Ladungsträger auf beiden Plattenhälften an.

Die effektiv nutzbare Fläche des Kondensators verdoppelt sich also nahezu.

Übungsaufgabe

Zum Üben hierzu habe ich wieder eine Aufgabe aus dem Buch ElektoT mitgebracht.
Ein Drehkondensator enthält 12 feste und 13 drehbare, jeweils parallel geschaltete, halbkreisförmige Platten. Ihr wirksamer Durchmesser ist D=6cm.

Der Abstand zwischen den Plattenoberflächen beträgt d=0,5mm.

Berechne die Kapazität der Platten, wenn die beweglichen Platten ganz eingedreht sind.

In dieser Aufgabe werden die Folien nicht aufgewickelt, sondern liegen abwechselnd nebeneinander, so dass die inneren Platten 2 Nachbarn haben. Die äußeren Platten haben nur einen Nachbarn.

In der nächsten Folge gbt es dann ein Lösungsvideo zur Aufgabe.