Ein Kondensator speichert elektrische Energie, indem er gleiche und entgegengesetzte Ladungen auf zwei durch einen Isolator getrennten leitenden Platten hält. Dieser Rechner deckt die drei Beziehungen ab, die jedes Elektronikprojekt letztendlich benötigt: wie Ladung, Spannung und Kapazität zusammenhängen; wie viel Energie ein geladener Kondensator enthält; und wie sich die Kapazität ändert, wenn mehrere Kondensatoren miteinander verbunden sind.
So funktioniert der Kondensatorrechner
Die definierende Beziehung für jeden Kondensator ist Q = C·V – die Ladung, die er enthält, ist proportional sowohl zu seiner Kapazität als auch zur Spannung an ihm. Wenn Sie diese einzelne Gleichung neu anordnen, können Sie nach jeder Größe suchen, die Sie noch nicht kennen. Genau das macht die Registerkarte „Ladung und Spannung“.
Die in einem geladenen Kondensator gespeicherte Energie beträgt E = ½CV² und ergibt sich aus der Integration der Arbeit, die beim Verschieben von Ladung auf die Platten beim Spannungsaufbau geleistet wird. Da die Energie mit dem Quadrat der Spannung skaliert, vervierfacht die Verdoppelung der Nennspannung eines Kondensators die Energie, die er bei dieser Spannung speichern kann – ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auswahl von Kondensatoren für Energiespeicheranwendungen wie Kamerablitze oder Netzteilfilterung.
Eingaben und was sie bedeuten
Die Kapazität wird in Mikrofarad (µF) eingegeben, der Einheit, die auf der überwiegenden Mehrheit der realen Kondensatoren aufgedruckt ist – von kleinen Keramikscheibenkondensatoren (Pikofarad bis Nanofarad) bis hin zu großen Elektrolytkondensatoren (Hunderte bis Tausende Mikrofarad). Die Spannung wird in Volt eingegeben und sollte die tatsächliche Spannung am Kondensator widerspiegeln, nicht unbedingt die maximale Nennspannung. Die Ladung wird in Mikrocoulomb eingegeben, einer Einheit, die Sie selten direkt auf einem Datenblatt sehen, die sich jedoch auf natürliche Weise aus Q = C·V ergibt, sobald Kapazität und Spannung bekannt sind.
Fügen Sie auf der Registerkarte „Reihen/Parallel“ so viele Kondensatorwerte hinzu, wie Ihre Schaltung benötigt – der Rechner berechnet den kombinierten Wert live neu, während Sie Zeilen bearbeiten oder entfernen.
Grenzen und Randfälle
Dieser Rechner modelliert einen idealen Kondensator: Er geht von keinem Leckstrom, keinem äquivalenten Serienwiderstand und einer festen Kapazität unabhängig von Spannung oder Frequenz aus. Echte Kondensatoren – insbesondere Keramiktypen – können bei höheren Spannungen oder Temperaturen einen erheblichen Bruchteil ihrer Nennkapazität verlieren. Betrachten Sie die Ergebnisse daher als eine erste Schätzung und nicht als Ersatz für eine Datenblattsuche. Der Rechner überprüft auch nicht die Nennspannung eines Kondensators; Wenn Sie eine Spannung eingeben, die über dem liegt, was eine reale Komponente verarbeiten kann, wird immer noch eine mathematisch korrekte Antwort zurückgegeben, aber diese Komponente würde in der Praxis versagen.