コンデンサエネルギー計算機
静電容量および電圧に基づいてコンデンサーで貯えられたエネルギーを計算して下さい。
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コンデンサの理解
コンデンサとは?
コンデンサは、電気エネルギーを一時的に電気エネルギーを電気分野に蓄えるように設計された基本的な電子部品です。 誘電体と呼ばれる絶縁材料で分離された2つの導電板で構成されています。 電圧源に接続すると、そのプレートに等しく反対の充電を蓄積し、それらの間に電場を作ることで、コンデンサの充電が行われます。
コンデンサがエネルギーを蓄える方法
電荷の分離によってコンデンサーはエネルギーを貯えます。 コンデンサ全体に電圧が加えられた場合、電子が他のプレートから均等に数えられる間、電子は1枚のプレートに蓄積し、正当に充電されます。 プレート間の誘電体材料は、各々の中和からこれらの充電を防止し、電界の形で電気エネルギーを保存します。
- 版区域:より大きい版区域は容量を高めます
- 版間の間隔:より小さい分離は容量を高めます
- 誘電体材料:より高い能力の高められたキャパシタンスが付いている材料
コンデンサの種類
異なる種類のコンデンサは、その特性に基づいて特定のアプリケーション用に設計されています。
- 陶磁器のコンデンサー:温度および頻度を渡る安定性が高いと小さく、現実的、多目的。 高周波用途に最適です。
- 電解コンデンサ:電力供給および低周波数の塗布のために適した高い容量の価値の分極されたコンデンサー。
- フィルムのコンデンサー:可聴周波装置および信号のろ過で、一般に使用される優秀な信頼性および低いゆがみ。
- タンタルのコンデンサー:携帯用電子工学のために完全な高い信頼性および容量密度と密集した。
- 超コンデンサー:電池および従来のコンデンサーの特徴を結合するエネルギー貯蔵の適用のための非常に高い容量の価値。
コンデンサの適用
キャパシターは現代電子工学の多数の必要な機能を提供します:
- エネルギー貯蔵:カメラのフラッシュやパワーバックアップシステムなどのアプリケーションで迅速な放電のためにコンデンサがエネルギーを保存します。
- フィルター:電源の電圧変動を滑らかにし、AC信号を通すことを可能にする間DCを妨げて下さい。
- カップリングおよび分解:コンデンサは、DC コンポーネントをブロックしながら、回路ステージ間で AC 信号を送信します。
- タイミング:抵抗器と組み合わせて、コンデンサは振動子やタイマー回路で使用される時間定数を作成します。
- 力率の訂正:大きいコンデンサーは反応力を減らすことによってAC電源システムの効率を改善します。
- 調整:可変的なコンデンサーは無線および通信機器の共鳴周波数を調節します。
コンデンサ構成
コンデンサーは特定の回路条件を達成するために異なった構成で接続することができます:
シリーズ構成
コンデンサがシリーズに接続されると、総キャパシタンスが減少しますが、電圧定格が増加します。 シリーズの総容量を計算するための式は次のとおりです。
並列構成
コンデンサーが並列に接続されると、そのキャパシタンスが増加し、総キャパシタンスが増加します。 式は次のとおりです。
リアルワールドの限界
理想的なコンデンサーに完全な特徴がある間、実質のコンデンサーに制限があります:
- 漏出流れ:誘電体を通した小電流が流れ、漸進的な排出を引き起こします。
- 同等のシリーズ抵抗(ESR):内部抵抗はエネルギー損失および熱を引き起こします。
- 誘電体吸収:コンデンサーは排出されるの後で部分的な充満を保つことができます。
- 電圧評価:最大電圧を抜くと、誘電破壊を引き起こす可能性があります。
- 温度の感受性:静電容量は、特にセラミックコンデンサで、温度と異なる場合があります。
コンデンサーのこれらの基本的な側面を理解することは、電子回路でそれらを効果的に使用し、エネルギー貯蔵の塗布で自分の役割を認めることのために不可欠です。
コンデンサー エネルギー方式
コンデンサに蓄えるエネルギーは、それを充電するために行われる作業です。 このエネルギーはプレート間の電場に格納されます。
数学の派生
コンデンサを充電する際には、プレート間で構築する電場に対して作業を行う必要があります。 貯蓄されたエネルギーは、1つのプレートから他のプレートにすべての充電を移動するために必要な累積的な作業を表します。
所在地:
- E = 保存エネルギー(J)
- C = キャパシタンス(F)
- V =電圧(V)
代替エネルギー処方
コンデンサに保存されるエネルギーは、変数が知られるさまざまな方法で表現できます。
充満およびキャパシタンスを使用して:
E = Q²/(2C)
Qがコロンブスで充電される場所
充満および電圧を使用して:
E = QV/2
Qが充電されVが電圧である場合
エネルギー密度
コンデンサーのエネルギー密度は単位の容積ごとのエネルギーの量です。 版区域Aおよび分離の間隔dが付いている平行版コンデンサーのため:
エネルギー密度 = 1⁄2×ε×E2
ε が誘電率であり、E が電界強度(V/m)である場合
これにより、コンデンサは高い耐容性材料を持ち、より強力な電気分野に耐えることのできるコンデンサは、与えられたボリュームでより多くのエネルギーを蓄えることができることを実証しています。
コンデンサに保管されるエネルギーは、電圧(V2)の四角に比例することに注意してください。 つまり、電圧を四倍にし、保存されたエネルギーを倍増させ、コンデンサの選択において電圧評価が重要な理由を示しています。
計算方法
コンデンサーエネルギーを計算するには、次の手順に従ってください。
-
1コンデンサーのキャパシタンスを測定して下さい
-
2コンデンサーを渡る電圧を測定して下さい
-
3正方形の電圧
-
4半分のキャパシタンスによって多重なる
共通のキャパシタンス
共通のコンデンサーの価値:
- 電解質:1 μF～10000 μF
- 陶磁器:1つのpFへの1つのμF
- タンタル:0.1 μFへの1000 μF
- フィルム: 0.001 μFへの100 μF
- 超コンデンサー:0.1 Fへの5000 F
容量値は温度、頻度および電圧と異なる場合があります。 与えられた値は典型的な範囲です。
実用的な例
例1標準的なコンデンサー
100μFコンデンサに蓄積されたエネルギーを12Vに計算します。
C = 100 × 10⁻⁶ F
V = 12 V
E = ½ × 100 × 10⁻⁶ × 12² = 0.0072 J
例2スーパーキャパシタ
2.7Vに満たされる1Fのスーパーキャパシタで貯えられたエネルギーを計算して下さい。
C = 1 F
V = 2.7 V
E = ½ × 1 × 2.7² = 3.645 J