电容能计算器
根据电容和电压计算存储在电容器中的能量.
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理解电源
什么是电容?
电容器是一种基本的电子组件,旨在将电能暂时储存在电场中. 它由两个导电板组成,由称为接电的绝缘材料相隔. 当与电压源相接时,电容器通过在其板上积累等同和相向的电荷来充电,在它们之间形成电场.
电容器如何储存能源
电容器通过电荷分离来储存能量. 当电压被应用到一个电容器上时,电子会累积在一个板上,而从另一个板上抽出同等数量的电子,使其产生正电荷. 板块之间的分电材料使这些电荷无法相互中和,从而以电场的形式储存了电能.
- 板块区域:更大的板块面积增加电容
- 普拉特之间的距离:较小的分离增加能力
- 电离材料:许可度较高的材料
电容类型
各类电容器根据其特性为特定应用设计:
- 陶瓷相机:体积小,价格低廉,多功能,在温度和频率上具有高稳定性. 高频应用的理想.
- 电解电容器:具有高电容值的极化电容器,适合供电和低频应用.
- 电影控制器:可靠性高而失真率低,常见于音频设备和信号过滤.
- 钽电容器:具有高可靠性和电容密度的紧凑性,适合便携式电子设备.
- 超级电容器:储能应用的电容值极高,结合了电池和传统电容的特点.
电容器的应用
电容器在现代电子学中具有许多基本功能:
- 能源储存:电容器在相机闪光和电力备份系统等应用中存储能快速放电的能量.
- 过滤:它们能平滑供电的电压波动,并屏蔽DC,同时允许AC信号通过.
- 搭配和脱配:电容在电路相间传输AC信号,同时屏蔽DC组件.
- 时间:电容器结合电阻器,生成振荡器和定时电路中使用的时间常数.
- 电源因子校正:大型电容器通过减少反应电能来提高AC动力系统的效率.
- 调音:可变电容器会调整无线电和通信设备中的共振频率.
电容配置
电容可以以不同的配置连接,以达到特定的电路要求:
序列配置
当电容器连续相接时,总电容器会减少,但电压评级会提高. 计算系列总电容的公式是:
并行配置
当电容器平行相接时,它们的电容器会相加,增加总电容器. 其公式为:
现实世界的限制
虽然理想的电容器具有完美的特性,而真正的电容器却有局限性:
- 渗出流:微小的电流通过电极,导致逐渐排出.
- 等效系列抵抗:内部阻力造成能量损失和取暖.
- 电阻吸收:电容器在卸下后可以保留部分电荷.
- 电压评分:超过最大电压会导致电极分解.
- 温度敏感性:电容可随温度而变化,特别是在陶瓷电容中.
了解电容器的这些基本方面对于在电子线路中有效使用这些电容器并理解其在能源储存应用中的作用至关重要。
电容能源公式
储存在电容器中的能量是用来充电的功用. 这种能量被储存在板块之间的电场中.
数学衍生
电容器充电时,必须针对板块间积起的电场进行工作. 所储存的能代表将所有电荷从一个板块移到另一个板块所需的累积工作.
地点:
- E = 所储存的能源(J)
- C = 电容(F)
- V = 电压(V)
替代能源配方
以电容器所储存的能量可以不同的方式表达,这取决于已知的变量:
使用电荷和电容:
E = Q²/(2C)
Q是库伦布的收费所在
使用电荷和电压:
E = QV/2 (中文(简体) )
Q是电荷,V是电压
能源密度
电容器的能密度是单位体积所储存的能量. 平板电容器,有板块A和分离距离d:
能量密度=1⁄2××× E2
电极的允许性与电场强度(V/m)相同。
这表明,具有较高许可度材料的电容器和能承受更强电场的电容器可以储存更多能量。
注意电容器所储存的能量与电压平方成正比(V2). 这意味着将所储存的能量翻倍于电压四分位,凸显了电压评级在电容器选择中至关重要的原因.
如何计算
要计算电容能,请遵循这些步骤:
-
1测量电容器的电容
-
2测量电容器的电压
-
3平整电压
-
4乘以电容的一半
共同能力
通用电容值:
- 电解: 1微F至 10000微F
- 陶瓷:1个pF至1个μF
- lum:0.1μF至1000μF
- 胶片: 0.001 μF至 100 μF
- 超级电容器:0.1 F至5000 F
电容值可以随温度,频率,和电压而变化. 给出的值是典型范围.
实例
实例1标准电容
计算装入12V的100μF电容器所储存的能量.
C = 100 × 10⁻⁶ F
V = 12 V
E = ½ × 100 × 10⁻⁶ × 12² = 0.0072 J
实例2超级电容器
计算装入2.7V的1F超电容器所储存的能量.
C = 1 F
V = 2.7 V
E = ½ × 1 × 2.7² = 3.645 J