# 电容器储能计算器

电容器储能 U = ½·C·V²：电容与电压单位可选，附带存储电荷 Q = C·V，能量自动在 nJ–kJ 间选档。1 F 超级电容在 2.7 V 额定电压下仅存 3.645 J，而 200 µF 除颤器电容在 2 kV 下存 400 J——电容少 200 倍能量反多 110 倍，因为电压按平方计入。

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- **分类:** Science & Education

- **关键词:** 电容器储能, 储能, 电容电压, 焦耳, 电荷存储, 电磁学

## 概述

电容器储能计算器基于物理公式 U = ½·C·V² 与 Q = C·V，可快速计算电容器在特定电压下储存的静电场能量与电荷量。工具支持从皮法拉（pF）到法拉（F）以及毫伏（mV）到千伏（kV）的多种单位自由转换，帮助您直观掌握电压与电容量对储能效果的实际影响。

## 输入项

- **电容 C** (number): e.g. 1
- **电容单位** (select)
- **电压 V** (number): e.g. 2.7
- **电压单位** (select)

## 适用场景

- 设计电源滤波、储能备用电源或脉冲放电电路时评估所需电容规格。
- 物理与电工教学中验证电容储能公式及分析电压平方项对能量的决定性作用。
- 选型超级电容器或高压脉冲电容器时快速对比电荷量与焦耳能量等级。

## 工作原理

- 输入电容器的标称电容值并选择对应单位（F、mF、µF、nF、pF）。
- 输入施加在电容器两端的电压数值并选择电压单位（mV、V、kV）。
- 系统自动换算至国际标准单位（F 和 V），通过公式 U = ½·C·V² 计算能量，并由 Q = C·V 计算总电荷量。

## 使用案例

- 硬件工程师计算掉电维持电容的储能与放电持续时间。
- 高校师生完成电磁学实验与电路储能习题推导。
- 高压脉冲设备（如除颤器、线圈炮）设计人员核算脉冲放电能量。

## 常见问题

### 电容储能公式中的电压为什么是平方关系？

充电过程中电容两端电压随电荷累积线性上升，做功积分为平均电压乘以总电量，因此能量 U = ½·C·V²。

### 超级电容容量很大，为什么能量往往不如预期高？

超级电容单体耐压通常较低（如 2.7 V），由于电压按平方计算，其能量密度受限于工作电压。

### 工具支持哪些电容和电压单位？

电容支持 F、mF、µF、nF、pF；电压支持 mV、V、kV。

### 计算出的 Q 代表什么？

Q 代表电容器极板上储存的净电荷量，计算公式为 Q = C·V，单位为库仑（C）。

### 高压小电容和低压大电容哪个储能更多？

储能取决于 ½·C·V²，因电压具有平方效应，高压小电容往往能比低压大电容储存更多的焦耳能量。

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