静電容量と電圧から蓄えるエネルギーを計算
E = ½ C V²
コンデンサ(キャパシタ)に蓄えられる静電エネルギーは次式で求められます。
E = ½ C V² 〔J〕
1 μF = 10⁻⁶ F、1 nF = 10⁻⁹ F、1 pF = 10⁻¹² F。蓄えられる電荷は Q = C V〔C(クーロン)〕で、エネルギーは E = ½QV = Q²/(2C) とも書けます。
計算例:C = 100 μF(= 1×10⁻⁴ F)、V = 10 V のとき
E = ½ × 1×10⁻⁴ × 10² = 0.005 J、 Q = 1×10⁻⁴ × 10 = 1×10⁻³ C(= 1 mC)。
※ 1 J = 1 W·s。0.005 J = 5 mJ のように、小さい値は mJ・μJ で表示されます。
コンデンサ(キャパシタ)の静電容量と充電電圧から、内部に蓄えられるエネルギーをすぐに計算できるツールです。電源回路の平滑コンデンサ選定や、放電時のリスク確認、回路設計の見積もりに役立ちます。
コンデンサの蓄積エネルギー E[J] は、静電容量 C[F] と電圧 V[V] から次の式で求まります。
E = ½ × C × V²
エネルギーは電圧の2乗に比例するのがポイントです。電圧が2倍になればエネルギーは4倍になります。たとえば C = 1000μF(= 0.001F)、V = 12V なら、E = 0.5 × 0.001 × 12² = 0.072J(72mJ)です。同じ容量でも電圧を24Vにすると0.288J(4倍)になり、電圧の影響の大きさが分かります。
Q. μFやpFのまま入力しても大丈夫ですか?
A. 計算式の C はファラド[F]が基準です。1μF=10⁻⁶F、1pF=10⁻¹²Fに換算して使います。ツールの単位指定に従えば自動で換算されます。
Q. 定格電圧で計算すべきですか?
A. 実際に蓄えられるエネルギーは、その時にかかっている電圧で決まります。最大エネルギーの目安を知りたいときだけ定格電圧を入れてください。
Q. 蓄積エネルギーは何に使う数値ですか?
A. 瞬間的に供給できる電力量の見積もり、フラッシュやモーター駆動の設計、放電時の発熱や感電リスクの評価などに使います。