Kalkulator kondensatorów (szeregowo, równolegle, ładunek i energia)

Wpisz swoje wartości. Odpowiedź i pełne rozwiązanie aktualizują się w trakcie pisania.

Wynik

Pojemność zastępcza5,998 µF
Ładunek całkowity71,97 µC
Całkowita zgromadzona energia431,8 µJ
KondensatorPojemnośćNapięcieŁadunekEnergia
C110 µF7,197 V71,97 µC259 µJ
C222 µF3,271 V71,97 µC117,7 µJ
C347 µF1,531 V71,97 µC55,11 µJ

Połącz kondensatory szeregowo lub równolegle i znajdź ładunek oraz napięcie każdego z nich albo oblicz ładunek Q = C·V i zgromadzoną energię E = ½·C·V² pojedynczego kondensatora. Trzeci tryb podaje pojemność kondensatora płaskiego na podstawie pola okładek, odstępu i dielektryka oraz sprawdza, czy pole nie spowodowałoby przebicia powietrza w szczelinie.

Rozwiązanie krok po kroku

Szeregowo: dodaj odwrotności

1/Ceq = 1/10 + 1/22 + 1/47 = 0,1667 1/µF
Ceq = 5,998 µF
Kondensatory połączone szeregowo mają mniejszą pojemność niż najmniejszy z nich; mają ten sam ładunek.

Ładunek i energia

Q = Ceq·V = (5,998 × 10⁻⁶)·12 = 71,97 µC
E = ½·Ceq·V² = 431,8 µJ
Przy połączeniu szeregowym każdy kondensator niesie ten sam ładunek Q; jego napięcie to Q/C, więc najmniejszy kondensator dostaje największe napięcie.

Najważniejsze wzory

Stała czasowa
τ = RC | τ = L/R
Odpowiedź układu
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Kondensator przy prądzie stałym
rozwarcie; vC nie może zmienić się skokowo

Jak obliczać kondensatory połączone szeregowo i równolegle

  1. Równolegle: kondensatory mają to samo napięcie, więc ich ładunki się sumują. Pojemność zastępcza to suma: C = C₁ + C₂ + C₃.
  2. Szeregowo: każdy kondensator niesie ten sam ładunek. Dodaj odwrotności: 1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃. Wynik jest mniejszy niż najmniejszy kondensator.
  3. Przy napięciu V na całym układzie ładunek całkowity to Q = C·V, a zgromadzona energia to E = ½·C·V².
  4. Przy połączeniu szeregowym każdy kondensator ma napięcie Vᵢ = Q/Cᵢ, więc najmniejszy kondensator dostaje największe napięcie. Przy równoległym ładunek każdego to Qᵢ = Cᵢ·V.
  5. Dla kondensatora płaskiego C = ε₀·εr·A/d, gdzie ε₀ = 8,854 × 10⁻¹² F/m, pole okładek A jest w m², a odstęp d w m.

Pytania i odpowiedzi

Dlaczego kondensatory i rezystory połączone szeregowo zachowują się odwrotnie?

Rezystancje połączone szeregowo sumują się, bo prąd przepływa przez każdą po kolei. Kondensatory połączone szeregowo działają jak jeden kondensator z grubszym dielektrykiem, więc pojemność maleje; sumują się odwrotności. Przy połączeniu równoległym pola okładek w praktyce się dodają, więc pojemności się sumują.

Ile energii magazynuje kondensator?

E = ½·C·V² = ½·Q·V = Q²/(2C). Kondensator 470 µF naładowany do 25 V magazynuje ½ × 470 × 10⁻⁶ × 25² = 0,147 J. Duże kondensatory mogą pozostać naładowane po odłączeniu zasilania, więc rozładuj je przed dotknięciem wyprowadzeń.

Czym jest względna przenikalność elektryczna εr?

Mówi, o ile dielektryk zwiększa pojemność w porównaniu z próżnią. Powietrze ma około 1,0006, PTFE około 2,1, szkło około 5 do 10, a dielektryki ceramiczne od około 10 do kilku tysięcy.

Jakie napięcie znamionowe powinien mieć kondensator?

Wyższe niż największe napięcie, jakie wystąpi, zwykle z zapasem od 20% do 50%. Przy połączeniu szeregowym napięcia nie rozkładają się równo, chyba że kondensatory są równe, więc sprawdź każdy ze wzoru Vᵢ = Q/Cᵢ.

Przećwicz to sam

Ćwicz: Stany nieustalone RC i RL

Kalkulator daje odpowiedź. Na egzaminie potrzebujesz metody: ćwicz ją na nowych zadaniach z podpowiedziami i rozwiązaniami.

</> Osadź

Bezpłatnie dla nauczycieli i szkół: wklej ten kod na stronę kursu, do LMS lub na swoją stronę. Studenci mogą korzystać z kalkulatora i rozwiązania krok po kroku bez konta.

Więcej kalkulatorów