Como calcular a carga do capacitor em Python usando UliEngineering
Você pode calcular facilmente a carga armazenada em um capacitor usando a biblioteca Python UliEngineering:
You can enter values with SI suffixes like 12.2m (equivalent to 0.012) or 14k (14000) or 32u (0.000032).
The results are calculated while you type and shown directly below the calculator, so there is no need to press return or click on a Calculate button.
from UliEngineering.Electronics.Capacitors import capacitor_charge
from UliEngineering.EngineerIO import *
# Calcular carga para 100µF a 5V
charge = capacitor_charge("100uF", "5V")
print(f"Charge (100µF, 5V): {format_value(charge, 'C')}")
# Calcular carga para 1nF a 12V
charge = capacitor_charge("1nF", "12V")
print(f"Charge (1nF, 12V): {format_value(charge, 'C')}")Exemplo de saída
Charge (100µF, 5V): 500 µC
Charge (1nF, 12V): 12.0 nCA carga do capacitor representa a quantidade de carga elétrica armazenada no campo elétrico do capacitor quando uma tensão é aplicada através de seus terminais. Esta carga é diretamente proporcional tanto à capacitância quanto à tensão aplicada. Compreender a carga do capacitor é essencial para cálculos de armazenamento de energia, circuitos de temporização e compreensão de como capacitores funcionam em circuitos eletrônicos.
A carga é calculada usando a fórmula: $Q = C \times V$, onde $Q$ é a carga em coulombs, $C$ é a capacitância em farads, e $V$ é a tensão em volts. Um coulomb é equivalente a um ampere-segundo, representando a carga transportada por uma corrente constante de um ampere em um segundo.
O gráfico acima mostra a carga do capacitor versus tensão para diferentes valores de capacitância. Note a relação linear: a carga aumenta proporcionalmente com a tensão para uma dada capacitância. Valores de capacitância mais altos armazenam mais carga na mesma tensão, razão pela qual capacitores maiores são usados quando mais armazenamento de carga é necessário para aplicações como filtragem de fonte de alimentação ou armazenamento de energia.
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Script de geração do gráfico
#!/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_charge
# Faixa de tensão para plotagem
V = np.linspace(0, 25, 100) # 0 a 25V
# Criar gráfico
plt.figure(figsize=(10, 6))
# Calcular carga para diferentes capacitâncias
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:
Q = C * V
plt.plot(V, Q * 1e6, label=label, color=color, linewidth=2)
plt.xlabel('Voltage (V)', fontsize=12)
plt.ylabel('Charge (µC)', fontsize=12)
plt.title('Capacitor Charge vs Voltage', fontsize=14, fontweight='bold')
plt.legend(loc='upper left', fontsize=10)
plt.grid(True, alpha=0.3)
plt.tight_layout()
plt.savefig('capacitor_charge_plot.svg', format='svg', dpi=300)