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So arbeitet der Rechner für Kondensatorenergie
Kapazität samt passender Einheit und die anliegende Spannung genügen. Als Hauptwert erscheint die gespeicherte Energie, darunter stehen Ladung und zwei praktische Energieeinheiten.
Was Energie und Ladung aussagen
Die Energie beschreibt den Vorrat im elektrischen Feld. Die Ladung gibt dagegen an, welche Ladungsmenge sich auf den Platten getrennt hat. Beide Werte gehören zusammen, sind aber nicht austauschbar.
Für die Formel wird die Kapazität C in Farad und die Spannung V in Volt eingesetzt. Das Ergebnis E steht in Joule, Q in Coulomb. Doppelte Kapazität verdoppelt beide Werte; doppelte Spannung vervierfacht nur die Energie.
Drei Größenordnungen zum Nachrechnen
200 μF bei 100 V. 200 μF entsprechen 0,0002 F. Der Kondensator speichert 1 J und trägt 0,02 C. Dieses Beispiel lässt sich leicht im Kopf prüfen.
4.700 μF bei 24 V. Daraus folgen 1,3536 J und 0,1128 C. Die größere Kapazität gleicht hier einen Teil der niedrigeren Spannung aus.
100 pF bei 5 V. Das Ergebnis beträgt nur 1,25 nJ. Solche kleinen Werte sind in Hochfrequenzschaltungen normal; dort interessiert häufig eher das Wechselstromverhalten als ein Energievorrat für ein Gerät.
Die Vorsätze sind Teil des Messwerts
Zwischen pF, nF, μF und mF liegt jeweils der Faktor 1.000. Deshalb muss im Auswahlfeld genau der Vorsatz stehen, der auf dem Bauteil oder im Datenblatt angegeben ist. 1.000 nF, 1 μF und 0,001 mF bezeichnen dieselbe Kapazität.
Die Spannung wird in Volt eingegeben. Bei 0 V sind Energie und Ladung null. Eine Kapazität von null ist in diesem Modell kein sinnvoller Kondensatorwert und wird deshalb abgewiesen.
Für die reale Schaltung fehlen noch Verluste
Der Rechner liefert den idealen Feldvorrat. Serienwiderstand, Leckstrom, Bauteiltoleranz und die Abschaltspannung der Last verkleinern die tatsächlich nutzbare Energie. Aus Joule allein folgt daher noch keine Laufzeit.
Das Spannungsrating und bei Elektrolytkondensatoren die Polarität kommen aus dem Datenblatt. Eine höhere Eingabe im Rechner macht ein Bauteil nicht belastbarer. Geladene Hochspannungskondensatoren dürfen nur mit geeigneten Verfahren geprüft und entladen werden.
Häufige Fragen zur Kondensatorenergie
Die wichtigsten Rückfragen betreffen Einheiten, Spannungsgrenzen und die Übertragung auf eine reale Last.
Warum steht in der Energieformel ein Halb?
Beim Laden steigt die Spannung von null bis zum Endwert. Die über den gesamten Vorgang verrichtete Arbeit ergibt E = QV/2 beziehungsweise CV²/2.
Sind Joule und Wattstunden beides Energieeinheiten?
Ja. Eine Wattstunde entspricht 3.600 Joule. Der Rechner zeigt deshalb beide Darstellungen des gleichen Energievorrats.
Warum wächst die Energie schneller als die Ladung?
Die Ladung ist proportional zu V, die Energie enthält V². Wird die Spannung verdoppelt, verdoppelt sich Q, während E auf das Vierfache steigt.
Berücksichtigt der Rechner den ESR?
Nein. Der äquivalente Serienwiderstand verursacht beim Entladen Verluste und einen Spannungseinbruch, die in der idealen Formel nicht enthalten sind.
Darf die eingegebene Spannung über dem Nennwert liegen?
Nein. Der Nennwert aus dem Datenblatt begrenzt die sichere Betriebsspannung. Eine Überschreitung kann den Kondensator beschädigen oder zerstören.
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