Kondensator-Energie Rechner: U=½CV², Serie/Parallel, RC
Berechne Energie U = ½·C·V², Ladung Q = C·V und Gesamtkapazität in Serien- und Parallelschaltung. Plattenkondensator und RC-Zeitkonstante, vier Rechenmodi.
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Haftungsausschluss: Diese Berechnung ist rein indikativ. Für wichtige Entscheidungen konsultieren Sie einen Fachmann.
Der Kondensator
Ein Kondensator ist ein passives Bauelement aus zwei durch ein Dielektrikum getrennten Leitern (Elektroden), das Energie im elektrischen Feld speichern kann. Beim Anlegen einer Spannung V sammelt sich auf den Platten eine Ladung Q = C·V, wobei C die Kapazität in Farad (F) ist. Typische Werte: pF (HF), μF (Leistungselektronik). Superkondensatoren erreichen tausende Farad bei niedrigen Spannungen.
Gespeicherte Energie
U = ½·C·V² = ½·Q·V = Q²/(2C), in Joule. Durch Integration der Momentanleistung P = V·dQ/dt während des Ladevorgangs. Beispiel: C = 100 μF bei 400 V → U = 8 J, reicht für einen sichtbaren Funken. Der Faktor ½ erklärt, warum nur die Hälfte der von der Quelle gelieferten Energie gespeichert wird; die andere Hälfte wird im Ladewiderstand in Wärme umgewandelt, unabhängig von R.
Serienschaltung
1/C_tot = 1/C₁ + 1/C₂ + .... Zwei in Serie: C₁·C₂/(C₁+C₂). Ladung identisch; Spannung teilt sich invers zur Kapazität auf. Wird genutzt, um die maximale Betriebsspannung zu erhöhen.
Parallelschaltung
C_tot = C₁ + C₂ + .... Spannung identisch; Ladung verteilt sich proportional. Erhöht die Gesamtkapazität (Kondensatorbänke in Netzteilen).
Plattenkondensator
C = ε₀·ε_r·A/d mit ε₀ = 8,854·10⁻¹² F/m. ε_r Luft ≈ 1, Papier ≈ 3,5, Glimmer ≈ 6, Keramik 20-10 000, reines Wasser ≈ 80. Gültig für d ≪ √A.
RC-Schaltung
Zeitkonstante τ = R·C. Laden V(t) = V₀·(1 − e^(−t/τ)); Entladen V₀·e^(−t/τ). Nach 1τ → 63,2 %; nach 5τ → >99 %. Verwendung in RC-Filtern, NE555-Zeitgliedern, Tasten-Entprellung, AC-Kopplung.
Energiedichte
u = ½·ε₀·ε_r·E². Elektrolyten ~0,01 Wh/L; Superkondensatoren ~6 Wh/L; Li-Ionen-Akkus 250-700 Wh/L. Kondensatoren: hohe Leistungsdichte; Akkus: hohe Energiedichte.
Bedienung
Modi: Grundenergie, Serie, Parallel, Plattenkondensator. Wissenschaftliche Notation (1e-6) erlaubt. SI-Einheiten.
Anwendungen
AC-Kopplung, Stützkondensatoren, Filter, Oszillatoren, DRAM-Speicher, Kamerablitz, Motorstart, Blindleistungskompensation, regeneratives Energiespeichern.
Anwendungen: vom Blitzgerät zum Superkondensator
Die Kondensatorenergie speist den Blitz von Kameras (ein 1000-µF-Elektrolyt bei 300 V gibt 45 J in Millisekunden ab), Defibrillatoren (200-360 J, in den Brustkorb des Patienten entladen), Anlaufschaltungen und Netzteile. Superkondensatoren treiben die Idee mit Tausenden Farad auf die Spitze — für Rekuperationsbremsen und Speicher-Backup.
Hinweise zur Nutzung des Rechners
Gib die Kapazität in Farad ein (wissenschaftliche Notation: 100 µF = 1e-4 F), die Spannung in Volt und die Ladung in Coulomb. Zwei der drei Größen genügen: Der Rechner leitet die dritte über Q = CV ab und berechnet die Energie mit U = ½CV². Im Plattenkondensator-Modus gilt die Fläche in m² und der Abstand in Metern; mit einem Widerstand erhältst du zusätzlich die Zeitkonstante τ = RC.
Aktualisiert im Juli 2026
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