TechOverflow Logo
TechOverflow

Comment calculer l'énergie de charge d'un condensateur en Python avec UliEngineering

English Deutsch 简体中文 Français

Vous pouvez facilement calculer l’énergie stockée dans un condensateur chargé avec la bibliothèque Python UliEngineering :

capacitor_charging_energy.py
from UliEngineering.Electronics.Capacitors import capacitor_charging_energy
from UliEngineering.EngineerIO import *

# Calculer l'énergie pour 100µF à 5V
energy = capacitor_charging_energy("100uF", "5V")
print(f"Énergie (100µF, 5V) : {format_value(energy, 'J')}")

# Calculer l'énergie pour 1nF à 12V
energy = capacitor_charging_energy("1nF", "12V")
print(f"Énergie (1nF, 12V) : {format_value(energy, 'J')}")

Exemple de sortie

capacitor_charging_energy_output.txt
Énergie (100µF, 5V) : 1.25 mJ
Énergie (1nF, 12V) : 72.0 nJ

L’énergie de charge d’un condensateur représente la quantité d’énergie électrique stockée dans le champ électrique du condensateur lorsqu’il est chargé à une tension spécifique. Cette énergie est proportionnelle à la capacité et au carré de la tension. Comprendre l’énergie d’un condensateur est essentiel pour la conception d’alimentations, les systèmes de récupération d’énergie et le calcul de l’énergie potentielle disponible pour la décharge dans les circuits de temporisation ou d’impulsion.

capacitor charging energy plot.svg

L’énergie est calculée avec la formule : $E = \frac{1}{2} C V^2$, où $E$ est l’énergie en joules, $C$ est la capacité en farads et $V$ est la tension en volts. Le facteur 1/2 provient du fait que la tension augmente linéairement de 0 à V pendant la charge, donc la tension moyenne pendant le processus de charge est V/2.

Le graphique ci-dessus montre l’énergie de charge d’un condensateur en fonction de la tension pour différentes valeurs de capacité. Remarquez la relation quadratique : l’énergie augmente avec le carré de la tension, donc doubler la tension quadruple l’énergie stockée. Cela démontre pourquoi les condensateurs à tension plus élevée peuvent stocker nettement plus d’énergie pour une capacité donnée.

Articles connexes

Script de génération du graphique

plot_capacitor_charging_energy.py
#!/usr/bin/env python3
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import sys
sys.path.insert(0, '/home/uli/dev/UliEngineering')

from UliEngineering.Electronics.Capacitors import capacitor_charging_energy

# Plage de tensions pour le tracé
V = np.linspace(0, 25, 100)  # 0 à 25V

# Créer le graphique
plt.figure(figsize=(10, 6))

# Calculer l'énergie pour différentes capacités
capacitances = [
    (1e-6, '1 µF', 'blue'),
    (10e-6, '10 µF', 'green'),
    (100e-6, '100 µF', 'red'),
    (1e-3, '1 mF', 'purple'),
]

for C, label, color in capacitances:
    E = 0.5 * C * V ** 2
    plt.plot(V, E * 1000, label=label, color=color, linewidth=2)

plt.xlabel('Tension (V)', fontsize=12)
plt.ylabel('Énergie (mJ)', fontsize=12)
plt.title('Énergie de charge du condensateur vs tension', fontsize=14, fontweight='bold')
plt.legend(loc='upper left', fontsize=10)
plt.grid(True, alpha=0.3)

plt.tight_layout()
plt.savefig('capacitor_charging_energy_plot.svg', format='svg', dpi=300)
Check out similar posts by category: Electronics, Python