Kondensator – vad är det? Funktion, typer och användningsområden

Lär dig vad en kondensator är, hur den fungerar, typer och användningsområden från elektronik och fotoblixtar till energilagring. Enkel förklaring och praktiska exempel.

En kondensator (äldre term: kondensor) är en elektronisk anordning som lagrar elektrisk energi i ett elektriskt fält. Den liknar ett batteri, men är oftast mindre och kan laddas och urladdas mycket snabbare. Leydenburken var en av de första kondensatorerna som uppfanns.

Hur fungerar en kondensator?

En kondensator består i sin enklaste form av två ledande ytor (plattor eller foli-skikt) separerade av ett isolerande material, ett dielektrikum. När en spänning ansluts samlas positiva laddningar på den ena plattan och negativa på den andra, och energi lagras i det elektriska fältet mellan plattorna. Kapacitansen C mäter hur mycket laddning som kan lagras per spänningsenhet och definieras av formeln:

C = Q / V

där Q är laddning i coulomb och V är spänning i volt. En annan användbar formel är energin som lagras i en kondensator:

E = 1/2 · C · V²

Kapacitans påverkas av plattornas yta A, avståndet d mellan dem och dielektrikumets permittivitet ε (förenklat: C = ε·A / d). För att få större kapacitans rullas plattor ofta ihop till en cylinder eller andra kompaktare former.

Olika typer av kondensatorer

• Keramiska kondensatorer – små, stabila, vanliga i högfrekventa kretsar och som avkoppling på kretskort.
• Elektrolytkondensatorer (aluminium, tantal) – har hög kapacitans per volymenhet, används i nätdelar och som smoothing; många är polariserade och måste anslutas med rätt pol.
• Film- eller plastkondensatorer (t.ex. polyester, polypropylen) – bra för ljud- och högströmstillämpningar på grund av låg förlust och god stabilitet.
• Mikromekaniska och variabla kondensatorer – justerbara, används i antennjustering och radiosändare/mottagare.
• Mikrokondensatorer och ytkondensatorer (SMT) – mycket små, för ytmontering på kretskort.
• Superkondensatorer – mycket hög kapacitans (faradsområde), används för energiuppsamlare och back-up.
• – specialdesignade för höga spänningar eller frekvenser.

Egenskaper och viktiga parametrar

• Enhet: farad (F). I praktiken används pF (pikofarad), nF (nanofarad), µF (mikrofarad) och F (farad) för superkondensatorer.
• Spänningsklass (Vrms / Vdc): maximal säker spänning kondensatorn tål.
• Tolerans: hur nära märkta värdet är (t.ex. ±1 %, ±10 %).
• Temperaturkoefficient: hur kapacitansen ändras med temperatur.
• Läckström: liten ström som sipprar igenom dielektrikumet över tid.
• ESR (Equivalent Series Resistance): inre förluster som påverkar värmeutveckling och prestanda vid höga strömmar.
• Mekaniska dimensioner och åldringsbeteende: elektrolyter kan torka ut med tiden; keramiska kan visa piezoelektriska effekter vid höga spänningar.

Användningsområden

Kondensatorer används i en mängd elektroniska och elektriska tillämpningar:

• Avkoppling och filtrering i nätdelar för att jämna ut spänning och ta bort störningar.
• Timing och filterkretsar (RC-kretsar) i klockor, tidtagning och signalformning.
• Koppling och DC-blockering mellan stages i ljud- och förstärkarkretsar.
• Resonanskretsar i radio- och frekvensstyrda system (tillsammans med spolar).
• Start- och driftkondensatorer i motorer för att ge startmoment eller förbättra effektfaktor.
• Energiutlösning när snabb urladdning krävs — t.ex. i en defibrillator eller en fotoblixtkondensator, där energi lagras långsamt och släpps snabbt.
• Power factor correction i kraftdistribution för att minska reaktiv effekt.

Säkerhet och handhavande

• Elektrolytkondensatorer är ofta polariserade – anslut alltid rätt pol; felkoppling kan leda till venting eller explosion.
• Kondensatorer kan behålla farlig laddning även efter bortkoppling. Ladda alltid ur kondensatorer på ett säkert sätt innan service.
• Överskrid aldrig spänningsklass; överbelastning ökar risken för genomslag och brand.
• Byt ut uttorkade eller svullna elektrolyter — de brukar ange ålder och temperaturberoende livslängd.

Praktiska tips och mätning

• Kapacitans mäts med en multimeter som har kapacitetsfunktion eller med en LCR-mätare för noggrannare värden (och för att mäta ESR).
• Vid felsökning: kontrollera synliga skador, svullnad, läckage och mät både kapacitans och ESR.
• När flera kondensatorer kopplas i serie eller parallellt påverkas total kapacitans: parallellt summeras värdena; i serie blir den totala kapacitansen mindre än den minsta enskilda.
• Var medveten om parasit- eller stray-kapacitans — även två ledare som ligger nära varandra kan skapa en kondensatoreffekt utan att det är avsiktligt (ledare som ligger nära varandra).

Storlek och form

Kondensatorer finns i många former och storlekar — från mycket små ytmonterade komponenter som kan vara lika små som en myra till stora industrikondensatorer som kan vara lika stora som en soptunna. Val av kondensator bestäms av elektriska krav (kapacitans, spänning, förluster), frekvensområde och miljö (temperatur, fukt).

Sammanfattningsvis är kondensatorer grundläggande komponenter i modern elektronik. Att förstå deras funktion, typer och egenskaper hjälper dig välja rätt kondensator för din applikation och hantera dem säkert.

Frågor och svar

F: Vad är en kondensator?

F: Vilken var en av de första kondensatorerna som uppfanns?

F: Hur lagrar kondensatorer energi?

F: Vilken typ av kondensator bör användas beroende på tillämpningen?

F: Hur många anslutningar har en kondensator?

F: Är det lätt att byta ut de flesta typer av kondensatorer?

F: Vad skiljer en kondensator från ett batteri?

Sök med bokstav