Kondensator-Rechner - Q, C, V und Plattengeometrie
Berechne Ladung, Kapazität und Spannung mit Q = CV oder Plattenkapazität mit C = ε₀εᵣA/d.
Gib zwei Werte aus Ladung (Q), Kapazität (C) und Spannung (V) ein, um den dritten zu berechnen, oder nutze Fläche, Abstand und Dielektrikum.
Kondensator-Rechner - Q, C, V und Plattengeometrie
Berechne Ladung, Kapazität und Spannung mit Q = CV oder Plattenkapazität mit C = ε₀εᵣA/d.
Gib zwei Werte aus Kapazität, Spannung und Ladung ein, um die dritte Größe mit Q = C × V zu berechnen.
Über den Kondensator-Rechner
Ein Kondensator speichert Energie in einem elektrischen Feld. Die Grundbeziehung ist Q = C × V: Q ist Ladung, C Kapazität und V Spannung.
Praktische Kondensatoren werden meist in μF, nF oder pF angegeben. Das Plattenmodell nutzt C = ε₀ × εᵣ × A / d; εᵣ ist 1 im Vakuum, ~1.0006 in Luft, 2.2 bei PTFE, 4.7 bei FR4 und 80 bei Wasser.
Kondensatoren dienen als Energiespeicher, Kopplungs-, Entkopplungs- und Timing-Bauteile sowie zur Blindleistungskompensation. Parallel addieren sich Kapazitäten, in Serie werden sie reziprok kombiniert.
Rechenbeispiele
Drei typische Aufgaben zur Beziehung Q = CV und zur Plattenformel.
| Gegebene Werte | Berechnetes Ergebnis | Hinweise |
|---|---|---|
| C = 100 μF = 1×10⁻⁴ F, V = 12 V | Q = C × V = 1.2 × 10⁻³ C = 1.2 mC | Gespeicherte Ladung in einem 100-μF-Elko bei 12 V. |
| Q = 50 μC = 5×10⁻⁵ C, V = 5 V | C = Q / V = 1×10⁻⁵ F = 10 μF | Erforderliche Kapazität zum Speichern von 50 μC bei 5 V. |
| Platte: A = 0.01 m², d = 0.1 mm = 0.0001 m, εᵣ = 4.7 (FR4) | C = ε₀ × 4.7 × 0.01 / 0.0001 ≈ 4.16 nF | Kapazität einer 10 cm × 10 cm PCB-Leiterbahn über Masse in 0.1 mm Abstand mit FR4. |
So verwendest du den Kondensator-Rechner
- Wähle den Modus für elektrische Größen oder Plattengeometrie.
- Im Q = CV-Modus zwei Felder ausfüllen und das dritte leer lassen.
- Fläche in m², Abstand in m und εᵣ eingeben; 1 für Luft/Vakuum, 4.7 für FR4, 2.2 für PTFE.
- Berechnen oder Zurücksetzen klicken.
- Alle Kapazitäten sind in F: 1 μF = 1×10⁻⁶ F, 1 nF = 1×10⁻⁹ F, 1 pF = 1×10⁻¹² F.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Kapazität?
Die Fähigkeit, Ladung pro Spannung zu speichern: C = Q/V, gemessen in Farad, praktisch oft μF, nF oder pF.
Was ist εᵣ?
Die relative Permittivität zeigt die Kapazitätserhöhung gegenüber Vakuum; höheres εᵣ bedeutet mehr Kapazität bei gleicher Geometrie.
Wie hängen Ladung, Strom und Spannung zusammen?
Q = C × V und I = dQ/dt = C × dV/dt; Strom hängt von der Spannungsänderung ab.
Elektrisches Feld zwischen Platten?
E = V/d und σ = ε₀ × εᵣ × V / d; der Durchschlag hängt vom Dielektrikum ab.
Serie und parallel?
Parallel: Ctotal = C1 + C2 + …; Serie: 1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + ….
Gespeicherte Energie?
E = ½ × C × V²; doppelte Spannung ergibt vierfache Energie.