bolt Kondensator-Rechner
Kapazität, Ladung und Energie berechnen
⚙️ Kondensator-Parameter
🔋 Lade- und Entladezeit berechnen
Berechne die RC-Zeitkonstante für Lade-/Entladevorgänge:
ℹ️ Formeln & Grundlagen
Ladung
Q = Elektrische Ladung in Coulomb (C)
C = Kapazität in Farad (F)
U = Spannung in Volt (V)
Gespeicherte Energie
W = Energie in Joule (J)
C = Kapazität in Farad (F)
U = Spannung in Volt (V)
Zeitkonstante τ (Tau)
τ = Zeitkonstante in Sekunden (s)
R = Widerstand in Ohm (Ω)
C = Kapazität in Farad (F)
Nach der Zeit τ ist der Kondensator zu 63,2% geladen/entladen.
Nach 5τ ist er zu 99,3% geladen/entladen (praktisch vollständig).
Weitere wichtige Formeln
- U = Q / C - Spannung aus Ladung und Kapazität
- C = Q / U - Kapazität aus Ladung und Spannung
- Uc(t) = U × (1 - e^(-t/τ)) - Ladespannung über Zeit
- Uc(t) = U × e^(-t/τ) - Entladespannung über Zeit
📊 Einheiten & Umrechnung
| Einheit | Symbol | Farad | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| Picofarad | pF | 10⁻¹² F | HF-Technik, Schwingkreise |
| Nanofarad | nF | 10⁻⁹ F | Filter, Koppelkondensatoren |
| Mikrofarad | µF | 10⁻⁶ F | Netzteile, Audio |
| Millifarad | mF | 10⁻³ F | Leistungselektronik |
| Farad | F | 1 F | Supercaps, Energiespeicher |
🔌 Kondensatoren in Schaltungen
Reihenschaltung
Kapazität wird kleiner (wie bei Parallelwiderständen)
Parallelschaltung
Kapazität wird größer (wie bei Reihenwiderständen)
💡 Praktische Anwendungen
Glättung
Kondensatoren in Netzteilen glätten die gleichgerichtete Wechselspannung zu einer stabilen Gleichspannung.
Filter
In Kombination mit Widerständen bilden Kondensatoren Hoch- und Tiefpässe für Frequenzfilter.
Zeitschaltungen
RC-Glieder erzeugen zeitverzögerte Signale, z.B. in Timern wie dem NE555.
Energiespeicher
Supercaps können große Energiemengen speichern und als Puffer oder Backup dienen.
Schwingkreise
Mit Spulen bilden Kondensatoren LC-Schwingkreise für Radios und Filter.
Entstörung
Entstörkondensatoren filtern Störsignale und schützen empfindliche Elektronik.
⚠️ Wichtige Hinweise
Sicherheit
- Spannung beachten! Arbeitsspannung des Kondensators niemals überschreiten
- Polarität! Elektrolytkondensatoren haben Plus/Minus - falsche Polung = Explosion!
- Entladen! Kondensatoren speichern Ladung auch nach Ausschalten - vor Berührung entladen
- Hochspannung! Große Kondensatoren können tödliche Schläge abgeben
Praxis-Tipps
- Sicherheitsfaktor: Arbeitsspannung sollte 50-60% der Nennspannung nicht überschreiten
- ESR beachten: Äquivalenter Serienwiderstand beeinflusst Hochfrequenzverhalten
- Temperatur: Kapazität ändert sich mit Temperatur (besonders bei Keramikkondensatoren)
- Alterung: Elektrolytkondensatoren verlieren mit der Zeit an Kapazität
🧮 Beispielrechnung
Gegeben:
- Kondensator: C = 1000 µF = 0,001 F
- Spannung: U = 16V
- Ladewiderstand: R = 10 kΩ = 10.000 Ω
Gesucht: Q, W, τ
Lösung:
-
Ladung Q = C × U
Q = 0,001F × 16V = 0,016 C = 16 mC -
Energie W = ½ × C × U²
W = 0,5 × 0,001F × 16² = 0,5 × 0,001 × 256
W = 0,128 J = 128 mJ -
Zeitkonstante τ = R × C
τ = 10.000Ω × 0,001F = 10 s
Interpretation:
- Nach 10s ist der Kondensator zu 63,2% geladen (10,1V)
- Nach 50s (5τ) ist er zu 99,3% geladen (15,9V)
- Er speichert 128 mJ Energie bei 16V