コンデンサ出力電圧計算機は、RC (抵抗器-コンデンサ) 回路の充電プロセス中にコンデンサにかかる電圧を決定するために設計された便利なツールです。コンデンサが抵抗器を介して充電されると、コンデンサにかかる電圧は予測可能なパターンに従って時間の経過とともに増加します。この動作を理解することは、回路、タイミング デバイス、およびフィルターの設計に役立つため、電気工学では非常に重要です。
計算機は、充電プロセス中の任意の時点での電圧をすばやく計算する方法を提供することで、作業を簡素化します。これは、コンデンサが特定の電圧レベルに達するまでにかかる時間や、特定の瞬間にコンデンサにかかる電圧を判断する場合に特に役立ちます。
計算機は通常、供給電圧、抵抗、静電容量を考慮して、時間の経過に伴う正確な電圧出力を提供します。
コンデンサ出力電圧計算式
RC 充電回路のコンデンサの出力電圧は、次の式を使用して計算できます。
どこ：
- V(t) = 時刻 t におけるコンデンサの両端の電圧 (ボルト単位)
- V0 = 供給電圧（ボルト）
- t = 時間 (秒単位)
- R = 抵抗（オーム）
- C = 静電容量（ファラッド）
- e = オイラー数 (約 2.718)
この式は、コンデンサの両端の電圧がゼロから始まり、時間の経過とともに供給電圧に漸近する充電プロセスの指数関数的な性質を表しています。抵抗 (R) と静電容量 (C) の積である時定数 (τ) によって、コンデンサが充電される速度が決まります。
共通用語とクイック検索表
ユーザーが毎回再計算することなく一般的な値をすばやく評価できるように、一般的な時間定数 (τ = R * C) の範囲におけるコンデンサ電圧のおおよその値を示す表を以下に示します。これらの値は、充電プロセス中の特定の瞬間に基づいています。
| 時間 (t) / 時定数 (τ) | フル充電率（V(t)/V0） | V0 = 5Vでの電圧（V） |
|---|---|---|
| t = 0.5τ | 39.3％ | 1.97V |
| t = 1τ | 63.2％ | 3.16V |
| t = 2τ | 86.5％ | 4.33V |
| t = 3τ | 95％ | 4.75V |
| t = 4τ | 98.2％ | 4.91V |
| t = 5τ | 99.3％ | 4.97V |
上の表は、RC 回路でコンデンサを充電する場合の一般的な電圧値を示しています。電圧が供給電圧に近づく速さを示しており、毎回手動で計算する代わりに、簡単に参照できます。
コンデンサ出力電圧計算機の例
レッツ コンデンサ出力電圧計算機がどのように機能するかをよりよく理解するために、例を示します。
問題：
10V の電源電圧 (V0)、抵抗 2 kΩ (R)、静電容量 470 µF (C) の RC 回路があります。3 秒後のコンデンサの電圧 (t) を計算します。
解決法：
- 値を適切な単位に変換します。
- R = 2000オーム
- C = 470 * 10^-6 ファラッド (0.00047F)
- t=3秒
- V0 = 10V
- 時定数（τ）を計算します。
- τ = R * C = 2000 * 0.00047 = 0.94秒
- 次の式を適用する コンデンサ電圧:
- V(t) = V0 * (1 - e^(-t / (R * C)))
- V(3) = 10 * (1 - e^(-3 / 0.94))
- V(3) ≈ 10 * (1 - e^(-3.19))
- V(3) ≈ 10 * (1 - 0.041)
- V(3) ≈ 10 * 0.959
- V(3) ≒ 9.59V
回答：
3 秒後、コンデンサの両端の電圧は約 9.59 V になります。
最も一般的な FAQ
RC 回路では、コンデンサは厳密には完全に充電されることはありません。ただし、通常、コンデンサが電源電圧の 5% 以上に達した時点である 5 つの時定数 (99τ) が経過すると、コンデンサは「完全に充電された」と見なされます。
時定数 τ は、抵抗 (R) と静電容量 (C) の積として定義され、コンデンサが充電される速度を決定する重要な値です。63.2 時定数経過後、コンデンサは電源電圧の約 XNUMX% まで充電されます。
いいえ、ここで説明されている式と計算は、充電回路のコンデンサに特化しています。放電回路の場合は、時間の経過に伴う電圧の指数関数的減衰を表す別の式が使用されます。同様のツールを使用することができます。 コンデンサ放電 計算。