Kondensatoren in Reihe und parallel

So benutzen Sie den Rechner

1. Wählen Sie die Schaltungsart: Reihe oder Parallel.
2. Geben Sie Ihre Kondensatoren im Feld Kondensatorwerte ein, getrennt durch Leerzeichen, Semikolons oder Zeilenumbrüche (z. B. 10; 22; 47). Dezimalkommata wie 4,7 werden akzeptiert.
3. Wählen Sie die Kapazitätseinheit, die zu Ihren Werten passt: µF, nF, pF, mF oder F.
4. Geben Sie optional die angelegte Spannung in Volt ein. Dann zeigt der Rechner zusätzlich die Ladung und Spannung an jedem einzelnen Kondensator an; lassen Sie das Feld leer, um diesen Schritt zu überspringen.
5. Lesen Sie die Ersatzkapazität in Ihrer gewählten Einheit ab, zusammen mit demselben Wert umgerechnet in F, mF, µF, nF und pF.

Kondensatoren in Reihe oder parallel: Was das bedeutet

Werden Kondensatoren parallel geschaltet, liegen ihre Platten praktisch Seite an Seite. Die gesamte Plattenfläche vergrößert sich, deshalb addieren sich die Kapazitäten einfach: Zwei 10-µF-Kondensatoren parallel verhalten sich wie ein einziger 20-µF-Kondensator. Die Parallelschaltung ist der Standardweg, um mehr Kapazität oder ein größeres Ladungsspeichervermögen zu erhalten, und jeder Kondensator liegt an der vollen angelegten Spannung.

In Reihenschaltung sitzen die Kondensatoren hintereinander in einem einzigen Strompfad, und jeder trägt dieselbe Ladung. Dadurch sinkt die Gesamtkapazität — die Ersatzkapazität ist immer kleiner als der kleinste Kondensator der Kette. Im Gegenzug verteilt sich die angelegte Spannung auf die Kondensatoren, weshalb Reihenschaltungen eingesetzt werden, wenn einzelne Kondensatoren die volle Spannung allein nicht aushalten würden.

Die Spannungsaufteilung in einer Reihenschaltung ist nicht gleichmäßig: Der kleinste Kondensator übernimmt den größten Anteil der Spannung, denn es gilt \(V_i = Q/C_i\) und die Ladung \(Q\) ist überall gleich. Beim Standardbeispiel mit 10, 22 und 47 µF fallen am 10-µF-Kondensator 7,20 V ab, am 47-µF-Kondensator dagegen nur 1,53 V. Prüfen Sie immer, dass kein einzelner Kondensator seine Nennspannung überschreitet — das ist die häufigste Fehlerursache in Reihenschaltungen.

Achten Sie auf den Gegensatz zu Widerständen: In Reihe geschaltete Widerstände addieren sich direkt, parallel geschaltete kombinieren sich reziprok — und Kondensatoren verhalten sich genau umgekehrt. Falls Sie auch mit Widerstandsnetzwerken arbeiten, schauen Sie sich die Rechner für Reihenwiderstand und Parallelwiderstand an.

Voraussetzungen, Grenzen und praktische Hinweise

• Der Rechner geht von idealen Kondensatoren aus: ohne Leckstrom, ohne Equivalent Series Resistance (ESR) und ohne dielektrische Verluste. Reale Bauteile, insbesondere Elektrolytkondensatoren, können bei hohen Frequenzen oder über die Temperatur erheblich davon abweichen.
• Unterstützt werden nur reine Reihen- oder reine Parallelschaltungen. Gemischte Netzwerke reduzieren Sie Schritt für Schritt: Fassen Sie jede Parallelschaltung zu einer Kapazität zusammen, jede Reihenschaltung zu einer Kapazität, und wiederholen Sie das, bis ein einziger Wert übrig bleibt.
• Kondensatoren haben üblicherweise Toleranzen von ±10% oder ±20%, ein berechnetes Ergebnis von 5,998 µF ist in der Praxis also „etwa 6 µF“. Keramikkondensatoren der Klasse 2 können unter DC-Vorspannung die Hälfte ihrer aufgedruckten Kapazität verlieren.
• In einer realen Reihenschaltung unterscheiden sich die Leckströme der Kondensatoren, wodurch die Gleichspannung ungleich abweichen kann. Hochspannungsdesigns sehen deshalb Ausgleichswiderstände parallel zu jedem Kondensator vor, um die Aufteilung zu kontrollieren.
• Gleiche Kondensatoren in Reihe machen die Rechnung einfach: \(n\) identische Kondensatoren mit dem Wert \(C\) ergeben \(C/n\), und jeder einzelne liegt nur an \(V/n\) der Versorgungsspannung.

Weiterführende Rechner

Die Ersatzkapazität ist oft nur ein Schritt bei der Auslegung einer Schaltung. Um herauszufinden, wie schnell ein Kondensatornetzwerk über einen Widerstand lädt oder entlädt, nutzen Sie den Rechner zur RC-Zeitkonstante. Um die Resonanzfrequenz eines Kondensators mit einer Spule zu bestimmen, siehe den Rechner zur LC-Resonanz.