How is the energy stored in a capacitor calculated?

The energy (E) is calculated using E = V squared × C / 2 / Voltage (V) and capacitance (C) are required inputs / Load resistance (R) is optional for energy calculation.

What does the RC time constant represent?

The time constant (T = R × C) represents the time needed to charge a capacitor to 63.2% of the source voltage or discharge it to 36.8% of its initial voltage / After 5 time constants (5T), the capacitor is considered fully charged/discharged.

Which units should I use for inputs?

Use volts (V) for voltage / microfarads (µF) for capacitance / ohms (Ω) for resistance / Results are shown in joules (J) for energy and seconds (s) for time constant.

Why is load resistance optional for energy calculation?

Energy depends only on voltage and capacitance (E = V²C/2) / Resistance is only required when calculating the time constant (T = RC).

How does resistance affect capacitor behavior?

Higher resistance increases the time constant (T = RC) / This slows down both charging and discharging processes / The voltage-current relationship follows exponential curves shown in RC charging/discharging tables.

Калькулятор энергии и постоянной времени конденсатора

Используйте этот калькулятор энергии конденсатора (E) и постоянной времени RC, чтобы вычислить энергию, запасенную в конденсаторе, и его постоянную времени RC. Вычислите постоянную времени (T), используя емкость (C) и сопротивление нагрузки (R). Вычислите энергию (E), запасенную в конденсаторе, используя напряжение (V), емкость (C) и сопротивление нагрузки (R). Просто введите известные значения, и калькулятор мгновенно предоставит результирующую энергию и постоянную времени, что упрощает анализ поведения конденсатора в ваших цепях.

Введение

Калькулятор RC-цепи: постоянная времени и энергия

Введение

Этот инструмент позволяет рассчитать постоянную времени ( $\tau$ ) и запасённую энергию ( $E$ ) конденсатора в RC-цепи.

Time Constant (\tau): Calculated using Capacitance (C) and Load Resistance (R).
Энергия конденсатора ( $E$ ): Рассчитывается с использованием напряжения ( $V$ ), ёмкости ( $C$ ) или заряда ( $Q$ ).

1. Понимание постоянной времени RC (\tau)

What is the Time Constant? Постоянная времени (обозначается греческой буквой Тау, $\tau$ ) — это мера скорости, с которой конденсатор заряжается или разряжается через резистор. Напряжение на конденсаторе не может изменяться мгновенно; последовательный резистор ограничивает ток, создавая временну́ю задержку.

The Formula: Время переходного отклика измеряется в секундах:

$\tau = R \times C$

Где:

$\tau$ : Постоянная времени (секунды)
$R$ : Сопротивление (Ом, $\Omega$ )
$C$ : Ёмкость (фарады, F)

Key Rule: It takes exactly 5 Time Constants ( $5\tau$ ) for a capacitor to be considered "fully charged" (reaching ~99.3% of source voltage) or "fully discharged" (dropping to ~0.7%).

2. Таблицы зарядки и разрядки

Поведение напряжения и тока различается в зависимости от того, заряжается конденсатор или разряжается.

Таблица зарядки RC (напряжение растёт, ток падает)

При подключении к источнику постоянного тока напряжение на конденсаторе увеличивается, а зарядный ток уменьшается.

Time Constant	Calculation	Capacitor Voltage ( $V_c$ )	Circuit Current ( $I$ )
0.5 $\tau$	$0.5 \times RC$

Таблица разрядки RC (оба случая)

Когда источник удаляется и конденсатор разряжается через резистор, и напряжение, и ток со временем уменьшаются.

Time Constant	Calculation	Capacitor Voltage ( $V_c$ )	Discharge Current ( $I$ )
0.5 $\tau$	$0.5 \times RC$

3. Расчет энергии конденсатора

What is Capacitor Energy? Конденсатор сохраняет потенциальную энергию в электрическом поле, создаваемом между его пластинами. В отличие от батареи, которая сохраняет энергию химически, конденсатор сохраняет энергию электростатически.

The Energy Formula: Накопленная энергия равна половине произведения заряда на напряжение. Стандартная формула выглядит следующим образом:

$E = \frac{1}{2}CV^2$

Где:

$E$ : Энергия (Джоули, Дж)
$C$ : Емкость (фарады, F)
$V$ : Напряжение (Вольт, В)

Alternative Formulas: Используя соотношение $Q = C \times V$ , энергию можно выразить тремя способами:

Используя C и V: $E = \frac{1}{2}CV^2$
Использование Q и V: $E = \frac{1}{2}QV$

4. Общая электрическая энергия (сетевое питание)

В то время как конденсаторы хранят джоули, потребление электроэнергии в крупных масштабах (например, бытовые приборы) часто рассчитывается в *киловатт-часах (кВт·ч)*.

Formula:

$E = P \times t$