Kondensaattorilaskuri – energia, varaus ja kapasitanssi
Kondensaattorilaskuri auttaa sinua laskemaan kondensaattorin varastoiman energian ja sähkövarauksen sekä yhdistämään useita kondensaattoreja sarjaan tai rinnan. Laskuri sopii elektroniikan opiskelijoille, harrastajille ja suunnittelijoille.
Mikä on kondensaattori?
Kondensaattori on komponentti, joka varastoi sähköenergiaa sähkökenttään. Sen tärkein ominaisuus on kapasitanssi, joka kertoo, kuinka paljon varausta kondensaattori voi varastoida tietyllä jännitteellä. Kapasitanssin yksikkö on faradi (F).
Varastoitu energia
Kondensaattoriin varastoituu energiaa, kun se ladataan. Energia lasketaan kaavalla:
E = ½ × C × V²
Kaavassa E on energia jouleina (J), C kapasitanssi faradeina (F) ja V jännite voltteina (V). Energia kasvaa jännitteen neliössä, joten jännitteen kaksinkertaistaminen nelinkertaistaa energian.
Sähkövaraus
Kondensaattorin varastoima sähkövaraus lasketaan kaavalla:
Q = C × V
Kaavassa Q on varaus coulombeina (C), C kapasitanssi (F) ja V jännite (V).
Kondensaattorit rinnan
Rinnan kytketyt kondensaattorit käyttäytyvät päinvastoin kuin vastukset: kapasitanssit lasketaan yhteen.
C = C1 + C2 + C3 + …
Yhteiskapasitanssi on aina suurempi kuin yksittäinen kondensaattori. Esimerkiksi kaksi 100 µF kondensaattoria rinnan antavat 200 µF.
Kondensaattorit sarjaan
Sarjaan kytketyille kondensaattoreille pätee käänteinen sääntö:
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + …
Yhteiskapasitanssi on aina pienempi kuin pienin yksittäinen kondensaattori. Esimerkiksi kaksi 100 µF kondensaattoria sarjassa antavat 50 µF.
Esimerkkilaskelma
Lasketaan 1000 µF kondensaattorin energia ja varaus 12 voltin jännitteellä. Ensin kapasitanssi faradeiksi: 1000 µF = 0,001 F.
E = ½ × 0,001 × 12² = 0,072 J
Q = 0,001 × 12 = 0,012 C = 12 000 µC
Kondensaattori varastoi siis 0,072 joulea energiaa ja 0,012 coulombia varausta.
Kapasitanssin yksiköt
Koska faradi on suuri yksikkö, käytännössä käytetään pienempiä yksiköitä:
- 1 µF = 0,000001 F (mikrofaradi)
- 1 nF = 0,000000001 F (nanofaradi)
- 1 pF = 0,000000000001 F (pikofaradi)
Tässä laskurissa kapasitanssi syötetään mikrofaradeina (µF), mikä on yleisin yksikkö tehoelektroniikassa ja virtalähteissä.