Berechne die gespeicherte Energie eines Kondensators aus Kapazität und Spannung. Inklusive elektrischer Ladung, Zeitkonstante und Entladezeit über den Widerstand.
Kondensatorenergie berechnen
Berechne gespeicherte Energie, Ladung und Entladezeit aus Kapazität, Spannung und Widerstand.
Gespeicherte Energie
Joule, Wattstunden, Ladung, Spannung, Kapazität und Entladezeit
Wähle eine Berechnungsart und gib die bekannten Kondensatorwerte ein.
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Wie berechnet der Kondensator-Energie-Rechner gespeicherte Energie?
ƒEnergie im Kondensator
E=21⋅C⋅U2,C=U22E,U=C2E
Variablen
E
Energie-Gespeicherte elektrische Energie in Joule. Sie wächst quadratisch mit der Spannung.
C
Kapazität-Kapazität des Kondensators in Farad. Der Rechner rechnet pF, nF, µF, mF und F intern in Farad um.
U
Spannung-Spannung am Kondensator in Volt. Eine Verdoppelung der Spannung vervierfacht die gespeicherte Energie.
τ
Zeitkonstante-Produkt aus Entladewiderstand und Kapazität. Nach etwa fünf Zeitkonstanten ist ein Kondensator in einfachen RC-Modellen weitgehend entladen.
Formeln für Kondensatorenergie
Welche Formel passt, hängt davon ab, welche zwei Größen bekannt sind.
Bekannt
Gesucht
Formel
Hinweis
Kapazität und Spannung
Energie
E = 0,5 * C * U²
Standardformel für die im elektrischen Feld gespeicherte Energie.
Energie und Spannung
Kapazität
C = 2 * E / U²
Hilft bei der Dimensionierung einer Zielenergie bei vorgegebener Spannung.
Energie und Kapazität
Spannung
U = sqrt(2 * E / C)
Zeigt, welche Spannung für eine gewünschte gespeicherte Energie nötig wäre.
Widerstand und Kapazität
Entladezeit
τ = R * C, Praxiswert etwa 5τ
Eine reale Schaltung kann durch ESR, Leckstrom und Messaufbau abweichen.
Die Rechenwege beschreiben ideale Kondensatoren. Spannungsfestigkeit, Toleranz, ESR, Temperatur und Alterung müssen separat geprüft werden.
Beispielwerte für Kondensatorenergie
Die Beispiele zeigen, wie stark Spannung, Kapazität und Entladewiderstand das Ergebnis verändern.
Fall
Kapazität
Spannung
Energie
Ladung
Entladung etwa
Hinweis
Pufferelko
1,000 mF
12,00 V
72,000 mJ
12,000 mC
5,00 s
typisch für kleine Elektronikpuffer mit gut überschaubarer Energie
Stützkondensator
470,000 µF
5,00 V
5,875 mJ
2,350 mC
2,35 s
geringe Energie, aber relevant für kurze Spannungseinbrüche
Superkondensator
10,000 F
2,70 V
36,450 J
27,000 C
8,33 min
hohe Ladung und lange Entladung trotz niedriger Spannung
Zielenergie
3,472 mF
24,00 V
1,000 J
83,333 mC
17,36 s
die Kapazität wird aus gewünschter Energie und Spannung zurückgerechnet
Einordnung von Energie, Ladung und Entladung
Die Einordnung hilft beim Lesen des Ergebnisses, ersetzt aber keine Bauteilprüfung.
Bereich
Energie
Ladung
Entladung etwa
Praxis-Hinweis
Stützkondensator
5,875 mJ
2,350 mC
2,35 s
Messauflösung, Leckstrom und ESR können bei kleinen Energien stärker auffallen.
Standardbeispiel
72,000 mJ
12,000 mC
5,00 s
Die Energie bleibt klein, die Entladezeit ist aber schon gut sichtbar.
Ausgelegte Zielenergie
1,000 J
83,333 mC
17,36 s
Für eine feste Spannung steigt die nötige Kapazität linear mit der Zielenergie.
Superkondensator
36,450 J
27,000 C
8,33 min
Hohe Ladung kann Kontakte und Leitungen stark belasten, auch bei niedriger Spannung.
Im Standardfall fließt anfangs 12,000 mA durch 1 kΩ.
Häufig gestellte Fragen zum Kondensator-Energie-Rechner
Was berechnet der Kondensator-Energie-Rechner?
Der Rechner bestimmt, wie viel Energie ein Kondensator bei einer bestimmten Kapazität und Spannung speichert. Zusätzlich zeigt er die elektrische Ladung, die Energie in Wattstunden, die RC-Zeitkonstante und eine praxisnahe Entladezeit über den gewählten Widerstand.
Welche Formel nutzt der Rechner für die gespeicherte Energie?
Die Grundformel lautet E = 0,5 * C * U². C ist die Kapazität in Farad, U ist die Spannung in Volt und E ist die gespeicherte Energie in Joule. Wichtig ist der quadratische Spannungseinfluss. Doppelte Spannung bedeutet vierfache Energie.
Warum rechnet der Rechner mit Farad, obwohl ich µF oder nF eingebe?
Die physikalische Formel erwartet Kapazität in Farad. Deshalb wandelt der Rechner pF, nF, µF und mF intern in Farad um. Das Ergebnis wird anschließend wieder in einer lesbaren Einheit ausgegeben, damit kleine Elektronikkondensatoren und große Superkondensatoren gut vergleichbar bleiben.
Wie berechne ich die nötige Kapazität für eine Zielenergie?
Wenn die Zielenergie und die Betriebsspannung bekannt sind, nutzt der Rechner C = 2 * E / U². Das ist hilfreich, wenn ein Pufferkondensator eine bestimmte Energiemenge bereitstellen soll. Die Rechnung sagt aber noch nichts über Spannungsfestigkeit, ESR oder Entladestrom aus.
Wie berechne ich die nötige Spannung für eine bestimmte Energie?
Wenn Energie und Kapazität bekannt sind, nutzt der Rechner U = sqrt(2 * E / C). Dadurch wird sichtbar, welche Spannung nötig wäre, um die gewünschte Energiemenge im Kondensator zu speichern. Die zulässige Spannung des Bauteils darf dabei nicht überschritten werden.
Was bedeutet die Ladung in Coulomb?
Die Ladung Q ergibt sich aus Q = C * U. Sie beschreibt, wie viel elektrische Ladung bei der angegebenen Spannung gespeichert ist. Zwei Kondensatoren können die gleiche Energie haben, aber unterschiedliche Ladung und Spannung. Darum zeigt der Rechner beide Werte getrennt.
Was bedeutet die Zeitkonstante τ?
Die Zeitkonstante τ ist das Produkt aus Entladewiderstand und Kapazität. Nach einer Zeitkonstante ist ein idealer Kondensator nicht leer, sondern auf etwa 37 % der Ausgangsspannung gefallen. Als grobe Praxisgröße wird oft etwa fünfmal τ für eine weitgehende Entladung betrachtet.
Warum ist die Entladezeit nur eine Näherung?
Die Entladung über einen Widerstand folgt einem exponentiellen Verlauf. Reale Kondensatoren haben zusätzlich ESR, Leckströme, Toleranzen und Temperaturabhängigkeit. Auch Messgeräte und Schaltungsteile können den Entladepfad verändern. Deshalb ist die angezeigte Zeit eine rechnerische Näherung.
Ist ein Kondensator mit niedriger Spannung automatisch ungefährlich?
Nein. Niedrige Spannung reduziert zwar bestimmte Berührungsrisiken, aber große Kapazitäten können hohe Ströme und erhebliche Energie liefern. Superkondensatoren oder große Elektrolytkondensatoren können Kontakte, Leitungen und Werkzeuge stark belasten. Sicherheitsfragen müssen separat bewertet werden.
Welche Grenzen hat der Kondensator-Energie-Rechner?
Der Rechner bildet ideale Formeln ab und prüft keine Bauteildatenblätter. Er berücksichtigt keine Spannungsfestigkeit, Polarität, Ripple-Strom, ESR, Temperatur, Alterung oder Serien- und Parallelschaltung. Für reale Schaltungen müssen diese Daten aus dem passenden Kondensatortyp geprüft werden.