Kalkulator Energii Kondensatora

Energia kondensatora - od mikrofaradów do dżuli

Kondensator 100 μF naładowany do 400 V gromadzi 8 J energii i ładunek 40 mC. Podłączony do rezystora 1 kΩ rozładuje się w 0,5 s (5τ). Kalkulator oblicza energię E = ½CV², ładunek Q = CV i czas rozładowania RC - podajesz dwie znane wielkości, trzecią wyznacza automatycznie.

Jak obliczyć energię kondensatora - krok po kroku

Co chcesz obliczyć? - wybierz: energię E (z pojemności i napięcia), pojemność C (z energii i napięcia) lub napięcie U (z energii i pojemności).
Pojemność C (μF) - wpisz pojemność w mikrofaradach. Ceramiczny MLCC: 0,1-10 μF. Elektrolityczny: 10-10 000 μF. Superkondensator: do 3000 F.
Napięcie U (V) - napięcie na okładkach kondensatora. Nie przekraczaj napięcia znamionowego! Energia rośnie z kwadratem napięcia: 2× więcej V = 4× więcej J.
Energia E (J) - jeśli szukasz pojemności lub napięcia. Wpisz docelową energię w dżulach.
Rezystancja R (Ω) - opcjonalnie - rezystancja obciążenia do obliczenia czasu rozładowania (stała τ = RC, pełne rozładowanie = 5τ).
Odczytaj wyniki - energia, ładunek, wzory, czas rozładowania RC i porównanie z baterią AA.

Tabela energii typowych kondensatorów

Energia zależy od pojemności i napięcia - ale zależność od napięcia jest kwadratowa, więc napięcie ma znacznie większy wpływ.

Typ kondensatora	Pojemność	Napięcie	Energia	Zastosowanie
Ceramiczny MLCC	1 μF	50 V	1,25 mJ	Filtrowanie, sprzęganie
Foliowy PP	10 μF	400 V	0,8 J	Zasilacze, PFC
Elektrolityczny	470 μF	400 V	37,6 J	Zasilacze ATX, audio
Flesz aparatu	300 μF	330 V	16,3 J	Lampa błyskowa
Superkondensator	3000 F	2,7 V	10 935 J	Start-stop, UPS
Bateria AA (ref.)	-	1,5 V	14 400 J	Porównanie - wolne oddawanie

Tabela porównawcza - pojemność vs napięcie na energię

Podwojenie napięcia daje 4× więcej energii. Podwojenie pojemności - tylko 2×. Przy projektowaniu magazynu energii napięcie jest ważniejsze.

C (μF)	U = 10 V	U = 50 V	U = 100 V	U = 400 V
1	50 μJ	1,25 mJ	5 mJ	80 mJ
100	5 mJ	125 mJ	0,5 J	8 J
1 000	50 mJ	1,25 J	5 J	80 J
10 000	0,5 J	12,5 J	50 J	800 J

Praktyczne przykłady

Przykład 1: Flesz aparatu
C = 300 μF, U = 330 V.
E = ½ × 300×10⁻⁶ × 330² = 16,34 J. Q = 99 mC.

Przykład 2: Elektrolityczny w zasilaczu ATX
C = 470 μF, U = 400 V.
E = ½ × 470×10⁻⁶ × 400² = 37,6 J. Czas rozładowania przez 10 kΩ: 5τ = 5 × 4,7 s = 23,5 s.

Przykład 3: Kondensator do LED flashera
C = 1000 μF, U = 5 V, R = 100 Ω.
E = 12,5 mJ. τ = 0,1 s. Pełne rozładowanie: 0,5 s. Prąd szczytowy: 50 mA.

Przykład 4: Ile μF potrzebujesz na 1 J przy 50 V?
Tryb: pojemność C. E = 1 J, U = 50 V.
C = 2E/U² = 2/2500 = 800 μF.

Przykład 5: Superkondensator Maxwell 3000 F / 2,7 V
E = ½ × 3000 × 2,7² = 10 935 J = 3,04 Wh. Bateria AA = 4 Wh - niewiele więcej!

FAQ - Najczęściej zadawane pytania

Jaki jest wzór na energię kondensatora?

Trzy równoważne wzory: E = ½CV², E = ½QV, E = Q²/(2C). Najczęściej używany: E = ½CV², gdzie C to pojemność w faradach, a V to napięcie w woltach. Wynik w dżulach (J).

Dlaczego energia rośnie z kwadratem napięcia?

Napięcie jest siłą napędową - im wyższe, tym więcej pracy trzeba wykonać, żeby "wepchnąć" kolejny elektron na okładkę. Ostatni elektron wymaga więcej pracy niż pierwszy, bo musi pokonać coraz silniejsze pole. Stąd zależność kwadratowa: podwojenie napięcia z 200 V do 400 V zwiększa energię 4×, nie 2×.

Co to jest stała czasowa RC?

Stała czasowa τ = R × C to czas, po którym kondensator rozładuje się do 36,8% napięcia początkowego (63,2% energii oddane). Po 5τ napięcie spada do 0,7% - praktycznie pełne rozładowanie. Przykład: C = 100 μF, R = 10 kΩ: τ = 1 s, pełne rozładowanie = 5 s.

Czy kondensator może zastąpić baterię?

Nie w ogólnym przypadku. Superkondensator 3000 F / 2,7 V przechowuje ok. 3 Wh - bateria AA ma 4 Wh. Ale superkondensator waży 550 g vs 23 g baterii. Przewaga kondensatora: miliony cykli ładowania (vs 500-1000 dla Li-ion), szybkie ładowanie (sekundy vs godziny), działa w -40°C. Wada: napięcie spada liniowo (bateria utrzymuje stałe).

Ile energii ma kondensator w zasilaczu komputera?

Typowy zasilacz ATX 650 W ma 2 kondensatory 330 μF / 400 V = łącznie 660 μF. Energia: ½ × 660×10⁻⁶ × 400² = 52,8 J. To wystarczy na ok. 80 ms pracy komputera przy 650 W - dlatego po wyłączeniu z gniazdka komputer gaśnie od razu, a nie po sekundach.

Ile trwa rozładowanie kondensatora?

Przez rezystor R: czas pełnego rozładowania = 5 × R × C. Przykłady: 100 μF × 1 kΩ = 0,1 s (τ) × 5 = 0,5 s. 1000 μF × 10 kΩ = 10 s (τ) × 5 = 50 s. Bez rezystora (zwarcie): rozładowanie prawie natychmiastowe - ogromny prąd, iskra, ryzyko uszkodzenia kondensatora.