Simulation der Phasenverschiebung von Spannung und Strom an einem Kondensator

Im Gegensatz zu ohmschen Widerständen ist bei einem Kondensator die Spannung und der Strom nicht phasengleich.

In dem Video dieses Artikels wird mit Hilfe der Simulationssoftware PSPICE die Beziehung zwischen einer sinusförmigen Spannung und dem entsprechenden Strom graphisch dargestellt.

Der Simulationsaufbau

Untersucht wird das Verhalten von Spannung und Strom einer Sinusspannung mit einer Frequenz von f=1kHz an einem Kondensator mit C=100nF.
Zum Vergleich ist parallel zum Kondensator ein Widerstand R=1kOhm geschaltet.

Das Ergebnis der Simulation

Die Stromstärke durch den ohmschen Widerstand ist wie erwartet phasengleich zur angelegten Spannung.
Zu jedem Zeitpunkt gilt das ohmsche Gesetz. Der Strom lässt sich also zu jedem Zeitpunkt mit der Formel
I = U/R
berechnen.
Der Strom ist also proportional zur Spannung und damit ist die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung gleich 0.

Die Stromstärke durch den Kondensator

Im Vergleich dazu ist die Stromstärke durch den Kondensator nicht phasengleich zur Spannung.
Anschaulich kann man sich das folgendermaßen vorstellen:
Auf den Kondensator muss zunächst ein Strom fließen, der Ladungsträger auf die Kondensatorplatten bringt. Erst nachdem eine gewisse Zeit lang ein Strom geflossen ist, ist auf den Platten eine nennenswerte elektrische Ladung vorhanden.
Nach dem Formel U = Q/C sorgt diese Ladung dann für eine Spannung am Kondensator.
Es muss also zunächst ein Strom fließen. Anschließend wird die Spannung aufgebaut.

Spannung und Strom am Kondensator für sinusförmige Größen

Für sinusförmige Größen sieht das folgendermaßen aus:
Der Strom eilt der angelegten Spannung um 90° vor.
(Bzw. die Spannung dem Strom um 90° nach.)

Weitere Informationen zur Phasenverschiebung an einem Kondensator findest Du in dem Video zur kapazitiven Impedanz.

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Video zur Phasenverschiebung am Kondensator

Im Video werden die Zusammenhänge zwischen Strom und Spannung mit Hilfe von PSpice simuliert.
Viel Spaß mit dem Video.

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