3. Ladungsspeicher

3.1 Kapazität

1. Im Abschnitt 2.2 wurde bei der Untersuchung des radialen Feldes eine Kugel mit verschiedenen Ladespannungen geladen und die Ladung gemessen:

Entsprechend wurde im Abschnitt 2.3 bei der Untersuchung des homogenen Feldes ein Plattenkondensator geladen und die Ladung gemessen:

Anordnungen, die Ladung speichern können, werden als Kondensatoren bezeichnet. Die beiden Beispiele lassen vermuten, dass Ladung und Spannung proportional zueinander sind. Man definiert daher als Kapazität C eines Kondensators:

Die Einheit ist das Farad F (nach Michael Faraday). In der Praxis treten jedoch meist nur deutlich kleinere Kapazitäten auf. Bei technischen Kondensatoren finden sich die Größenordnungen

.

2. Für den Plattenkondensator mit Plattenfläche A und Plattenabstand d gilt

,

woraus sich ablesen lässt:

.

Beispiel: Für kreisförmige Platten mit Radius r = 12,5 cm und Abstand d = 1 mm ergibt sich eine Kapazität von

.

3. Ein Kugelkondensator besteht aus zwei konzentrisch angeordneten Kugeln mit Innenradius ri und Außenradius ra. Wenn die innere Kugel gegenüber der äußeren Kugel positiv aufgeladen wird, dann gilt für die Spannung

.

Daraus ergibt sich die Kapazität

.

Im Grenzwert  erhält man die Kapazität einer frei stehenden Kugel mit Radius R:

.

Beispiel: Für einen Kugelradius R = 5 cm ist die Kapazität der Kugel

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