mini|Prinsippskisse av en kondensator med et dielektrikum mellom elektrodene mini|Forskjellige typer eldre kondensatorer. 1, 2 og 4 er keramiske, 3, 5, 6 folier, 7 elektrolytt mini|Forskjellige typer kondensatorer. De store er elektrolytt-kondensatorermini|Forskjellige typer SMD-kondensatorer til venstre (fire tantaltyper nederst), keramisk og elektrolytt til høyre

En kondensator er en topolet elektrisk komponent som er fremstilt for å oppvise en elektrisk kapasitans. Kapasitans er en fysisk egenskap som medfører at elektrisk energi lagres i rommet mellom to elektriske ledere. Rommet mellom lederne sies da å oppvise et elektrisk felt. Feltet settes opp av den elektriske spenningen som ligger mellom lederne, og feltet inneholder energien. Feltet fører til at lederne tiltrekkes av hverandre med en kraft gitt av spenningen og geometrien. Vakuum kan inneholde et slikt felt; det er ikke avhengig av tilstedeværelse av stoff (atomer). En kondensator kan lede vekselstrøm med en motstand som kalles kapasitans.

Enhver kapasitans karakteriseres av mengden ladning (antall elektroner) som må til for å danne en gitt spenning mellom lederne. Denne karakteriserende størrelsen kalles kapasitet. Kapasiteten C måles i Farad [F] som er lik Q/U, hvor Q er ladningsmengden, målt i Coulomb/Volt i SI-systemet. Kapasiteten øker med ledernes felles areal og er omvendt proporsjonal med avstanden mellom dem. Eldre kondensatorer (før 1950-årene) er merket med kapasiteten målt i avstanden cm, hvor 1 cm tilsvarer 1,113 pF. Målesystemet er da CGS.

Rommet mellom lederne kan bestå av luft, vakuum eller et isolerende fast stoff, i spesialtilfeller også væsker og gasser. Slike stoffer øker alltid kapasiteten i forhold til i vakuum. Endringen er en fysikalsk egenskap for stoffet som kalles permittivitet eller (tidligere, opp til 1980-årene) dielektrisitetskonstant. Stoffet selv kalles et dielektrikum og permittiviteten måles som faktoren av kapasitetens endring i forhold til i vakuum, med den samme geometrien.

Ordbruken synes ikke helt fastlagt på norsk. Her i artikkelen er kondensatorens egenskap kalt kapasitans og kapasitansens størrelse er kalt kapasitet. Begrepet kapasitans brukes ellers også for å beskrive størrelsen, her kapasiteten. På engelsk brukes capacitance og capacity om hverandre, svensk bruker kapacitans som mål og dansk bruker kapacitet.

Formler som gjelder kondensatorer Kapasitet og kapasitans for to plane, like store, nærliggende og ledende plater, og relasjoner til annen fysikk kan beskrives som følger:

Kapasiteten i F

Feltstyrken i V/m

Kraften mellom elektrodene i N

Dynamisk sammenheng mellom strøm og spenning

ladningen i Ampèresekund [As], eller Coulomb [C]

Lagret energi i Wattsekund, eller Joule

Reaktansen, som her er en kapasitans og derfor har negativt fortegn

, en naturkonstant, vacuumets permittivitet

Hvor mini|Strøm og spenning for en 1 µF kondensator med 1 V amplitude over seg, ved 1 kHz. Spenningen starter og ender på 0, strømskalaen er til høyre C er kapasiteten i Farad [F] er permittiviteten for vakuum i Farad per meter [F/m], eller [C/Vm] er stoffets relative permittivitet [-] A er arealet av lederne i d er avstanden mellom lederne i meter [m] E er feltstyrken i dielektrikumet uttrykt i Volt per meter [V/m] I er elektrisk strøm i Ampere [A] Q er ladningen i Ampèresekund [As], eller Coulomb [C] U er elektrisk spenning i volt [V] W er elektrisk energi i Joule [J], eller Wattsekund [Ws] X er reaktansen for vekselstrøm i Ohm [] (vekselstrømsmotstand) f er frekvensen i Hertz [Hz] j er den imaginære enheten er vinkelfrekvensen [rad/s] er en derivasjonsoperasjon over tid.

Reaktansen, kapasitansen mini|Faseforholdene for sinussignaler i en kondensator (øverst) og i en spole (nederst). Strømmen er farget blå, spenningen rød. Strøm og spenning ligger radianer fasefoskjøvet, altså 90 grader, For kondensatoren ligger spenningen etter strømmen, for spolen er det omvendt. At amplitudene er like store er for illustrasjonens del. Dobles frekvensen, vil strømmen for kondensatoren dobles og for spolen halveres, når påtrykket er en fast spenningsverdi.

Reaktansen for en kondensator kalles kapasitansen, og dens verdi, kapasiteten, måles i Ohm, eller Ω. (For en spole, som oppviser en induktivitet, kalles reaktansen en induktans.)

Kapasiteten kan kalles vekselstrømsmotstanden for kondensatoren. Fra formelen ses at reaktansen avtar i verdi ved stigende frekvens; den er omvendt proporsjonal med frekvensen. Jo høyere frekvens, jo bedre leder kondensatoren strøm.

Fra formelen ses at strømmen i kondensatoren er størst når spenningen over den stiger hurtigst. Med en sinusspenning påtrykt kondensatoren er strømmen størst når er størst, noe som skjer når spenningen stiger og går fra en negativ verdi gjennom 0. Når spenningen når toppen er stigningen lik null og strømmen er da null. Fasen mellom strøm og spenning er derfor alltid 90 grader fra hverandre, eller radianer.

At kapasitansens strøm ligger foran spenningen i illustrasjonen, fører til at reaktansen for en kondensator får et negativt fortegn. For en spole kommer spenningen først, og fortegnet for reaktansen blir positivt.

Når en resistans tilføyes reaktansen (her: kapasitansen) danner disse to komponentene sammen en motstandstype mot strømledningen som er en mellomting mellom resistans og reaktans, kalt en impedans.

Opplading og utlading av en kondensator mini|Opplading og utlading av en kondensator C med en resistans R.Ue: Spenningskilde: U ved opplading, 0 ved utlading.Ua: Kondensatorspenning UC. mini|Opplading, strøm nede, spenning UC oppe. Rødt med vedvarende startstrøm, blått er virkelig forløp. Ved tiden 5τ er avviket mindre enn 1 %. miniatyr|Opplading, kondensatorspenningen med tiden. τ = R*C miniatyr|Utlading. Spenningen over resistansen med tiden. τ = R*C. Fra formelen , som kan skrives ses at spenningen over en kondensator stiger med en hastighet som er proporsjonal med tilført likestrøm I og omvendt proporsjonal med kapasitetens størrelse C.

Det er ofte praktisk å lade opp en kondensator gjennom en motstand, eller resistans, fra en spenningskilde. Når kondensatoren er tom, altså har UC = 0 spenning over seg ved oppladingens begynnelse, blir startstrømmen I lik U/R, der U er spenningskildens spenning og R er resistansens verdi.

Med denne verdien for strømmen I = U/R ville spenningen stige lineært som dUC/dt = konstant = U/(R*C). Spenningen UC ville bli lik kildespenningen U på tiden dt = (R*C*dUC)/U, som blir dt = R*C, siden spenningsendringen dUC er lik kildespenningen U. Det ville altså tatt R*C sekunder for å fylle kondensatoren opp til kildespenningen U.

Men dette skjer ikke i praksis. Spenningen over kondensatoren begynner å stige. Dette fører imidlertid til at spenningen som ligger over motstanden etter hvert synker og blir UR = U - UC. Strømmen blir tilsvarende like mye mindre, som I = (U - UC)/R. Strømmen avtar derfor etter hvert, ladningen går saktere og saktere, men over lang til vil UC ende på U og strømmen er da blitt 0. Men dette tar mye lengre tid enn den teoretiske tiden t = R*C som nevnt over.

Funksjonene som oppladningen følger er vist nedenfor som 1. for kondensatorspenningen, 2. for spenningen over resistansen:

der t er tiden fra starten t = 0 i sekunder. Summen av funksjonene 1. og 2. er lik U.

Ved tiden t = R*C er kondensatoren ikke fylt til U, som den ville vært hvis startstrømmen ble vedvarende, men bare til 0.632 U, som er (1 - 1/e)*U. Produktet R*C beskriver hvor fort en kondensator C blir ladet til 63.2 % av U med en gitt resistans R.

Tiden er viktig i beregninger og har fått betegnelsen tidskonstanten for R-C-kombinasjonen.

Når R-C koplingen brukes som et filter for AC-signaler og kilden er en spenningskilde, blir grensefrekvensen , eller .

Ved utlading av en kondensator C med en resistans R blir tidsforløpet av kondensatorspenningen likt med tidsforløpet av resisstansspenningen ved opplading. Etter tiden R*C er spenninger sunket fra 100 til 36.8 %.

Karakterisering av komponenten kondensator, teksting Her nevnes de egenskapene ved komponenten kondensator som er viktige nok til å være del av merkingen. Det er bare ikke-SMD-typer som kan ha plass til alle disse data. For SMD-typer kan ikke spesifikasjonene leses ut.

Kapasiteten Denne verdien er den som får den største skriften. Verdien mF er ikke i praktisk bruk, det brukes heller uF, som eksempelvis 47000 uF. For noen små typer, særlig noe eldre, brukes uuF for pF. F-en er ofte utelatt. Av og til er også alle bokstaver utelatt, da gjelder uF eller pF. Multiplikatorbokstaven kan brukes som komma, som 6n8 for 6.8 nF. Dette for å unngå at et lite punktum blir oversett. Kapasiteten kan også være gitt med fargekoder.

Verdiene er oftest finne i E6-rekken med seks verdier per dekade: 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8, (10).

Toleranse Med toleranse menes kapasitetsverdiens nøyaktighet. Den er ofte +/-5, 10 eller 20 %. For elektrolyttverdier kan + og - verdiene være forskjellige, som +50/-20 %.

Maksimal spenning Foruten kapasiteten karakteriseres en kondensator som komponent av maksimal tillatt spenning mellom polene, eller platene. Når spenningen, og derved feltstyrken, blir stor nok vil dielektrikumet oppleve et såkalt overslag; en kanal som oppstår i dielektrikumet blir plutselig godt ledende og all energi fra kondensatoren tømmes over denne lederen. Alt etter mengden av lagret energi kan denne hendelsen være ganske dramatisk. Hendelsen er til vanlig destruktiv når det ikke skjer i vakuum eller i en gass. Et slikt overslag skjer også i vakuum når feltstyrken blir noe større enn 1000 V/mm.

Merkingen er et tall, og bokstaven V kan være angitt eller ikke.

Temperaturområde Dette blir ofte angitt for elektrolyttkondensatorer. 80 og 120 grader C er typiske verdier for maksimal langtidstemperatur.

Skjerm Terminalen som er koplet til det ytterste sjiktet i en rullet foliekondensator er angitt med en ring nær denne enden. Terminalen på denne siden kan koples til jord for å virke som skjerm for kondensatorens signal på den andre terminalen. Signalet vil da forstyrres og forstyrre minimalt.

Merkevarenavnet Merkevarenavnet kan være angitt.

Praktiske byggemåter Det finnes en rekke materialer som kan brukes som dielektrikum. Alle brukbare dielektrika er gode isolatorer. En gammel klassiker er glimmer. Oljet papir, papir, porselen og glass har vært i bruk lenge. Forskjellige kunststoffer brukes, såsom et rikt utvalg av klassiske og moderne keramiske stoffer. Kunststoffer kan være eksempelvis polyester, polykarbonat, polypropylen, polystyren og teflon (sistnevnte er sjeldent og dyrt, men best for de fleste parametrene).

Egenskaper som er forskjellige for forskjellige dielektrika er permittiviteten temperaturkonstans av permittiviteten frekvensområde ulineær forvrengning (kapasitetens spenningsavhengighet) fuktighetsinnflytelse ledningsevne (lekkasje) andre tap levetid (aldringsinnflytelse på permittiviteten) spenningstoleranse (feltstyrke som vil gi overslag) polarisering (se nedenfor) memory-effekt og flere

Memory-effekten beskriver det faktum at en ladet kondensator som kort blir utladet til null spenning gjennom en strømvei, etter hvert vil bygge opp en liten ladning igjen, hvis strømveien fjernes slik at minst en pol er fri (utilkoplet).

For kunststoff-folier er de fleste kondensatorer viklet med to isolerende og to ledende lag som er litt forskjøvet i forhold til hverandre. For å unngå induktiviteter er endespiralene forbundet, ofte loddet. I moderne SMD-kondensatorer skapes det forholdsvis store arealer ved å stable masse tynne ledende lag (med dielektrium imellom) på hverandre og så forbinde endene på annenhver leder med hverandre.

Tidligere radiomottakere brukte mekanisk variable kondensatorer for avstemning, og trimmekondensatorer for intern finjustering. Fra halvlederverdenen kommer kapasitetsdioden som oppviser en kapasitans som varierer med sperrespenningen som tilføres den.