Batterie Kapazität Rechner

Hinweis zur Bedienung: Wählen Sie zunächst aus, welche Größe berechnet werden soll (Kapazität, Energie oder Spannung). Geben Sie dann die beiden anderen bekannten Werte ein. Alle Maßeinheiten können über die Dropdown-Menüs angepasst werden.

Verfügbare Maßeinheiten:

• Kapazität: C (Coulomb), Ah (Amperestunden)
• Energie: J (Joule), kJ (Kilojoule), Wh (Wattstunden)
• Spannung: μV (Mikrovolt), mV (Millivolt), V (Volt), kV (Kilovolt)

Wichtiger Hinweis: Die Kapazität einer Batterie gibt an, wie viel elektrische Ladung sie speichern kann. Eine höhere Kapazität bedeutet längere Betriebsdauer bei gleicher Belastung.

Umrechnungen und Zusammenhänge

Wichtige Umrechnungen:

• Kapazität: 1 Ah = 3600 C (Coulomb)
• Energie: 1 Wh = 3,6 kJ (Kilojoule)
• Typische Batteriespannungen: 1,2V (NiMH), 1,5V (Alkaline), 3,7V (Li-Ion), 12V (Bleibatterie)

Beschreibung zur Batterie Kapazität

Die Kapazität einer Batterie ist ein Maß dafür, wie viel elektrische Ladung sie speichern kann. Sie wird in Amperestunden (Ah) oder Coulomb (C) gemessen. Die Energie wird in Wattstunden (Wh) oder Joule (J) gemessen. Die Spannung wird in Volt (V) gemessen.

Die Kapazität einer Batterie ist wichtig, um zu wissen, wie lange sie ein Gerät mit Strom versorgen kann. Eine höhere Kapazität bedeutet, dass die Batterie länger hält, bevor sie aufgeladen oder ersetzt werden muss.

Grundbegriffe einfach erklärt

Kapazität (Ah): "Wie viel Strom kann die Batterie über eine bestimmte Zeit liefern?"
Eine 10 Ah Batterie kann theoretisch 10 Stunden lang 1 Ampere oder 1 Stunde lang 10 Ampere liefern.

Energie (Wh): "Wie viel Arbeit kann die Batterie verrichten?"
Eine 50 Wh Batterie kann eine 50W Glühbirne 1 Stunde lang betreiben.

Spannung (V): "Der elektrische Druck der Batterie"
Höhere Spannung bedeutet mehr "Kraft" für den Stromfluss durch Widerstände.

Praktische Anwendung

Beispiel: Ein Smartphone-Akku mit 3000 mAh bei 3,7V:

• Energie = 3 Ah × 3,7 V = 11,1 Wh
• Bei einem Verbrauch von 1W läuft das Gerät etwa 11 Stunden
• Bei einem Verbrauch von 2W nur noch etwa 5,5 Stunden

Typische Berechnungsszenarien

Szenario 1 - Gerätebetriebsdauer berechnen:
"Wie lange läuft mein Laptop mit einem 60 Wh Akku bei 15W Verbrauch?"
Antwort: 60 Wh ÷ 15 W = 4 Stunden

Szenario 2 - Benötigte Batteriekapazität ermitteln:
"Welche Kapazität brauche ich für 8 Stunden bei 2A Stromverbrauch?"
Antwort: 2 A × 8 h = 16 Ah

Szenario 3 - Energieinhalt verschiedener Batterien vergleichen:
"AA-Alkaline (1,5V, 2,5Ah) vs. AA-NiMH (1,2V, 2,5Ah)"
Alkaline: 1,5V × 2,5Ah = 3,75 Wh
NiMH: 1,2V × 2,5Ah = 3,0 Wh

Formeln zur Batterie Kapazität

Die Grundformeln

\[\displaystyle Energie = Kapazität \times Spannung \qquad E = C \times U\]

\[\displaystyle Kapazität = \frac{Energie}{Spannung} \qquad C = \frac{E}{U}\]

\[\displaystyle Spannung = \frac{Energie}{Kapazität} \qquad U = \frac{E}{C}\]

Berechnung mit Stromstärke und Zeit

Falls die Stromstärke (in Ampere) und die Zeit (in Stunden) bekannt sind:

\[ \text{Kapazität (Ah)} = \text{Strom (A)} \times \text{Zeit (h)} \]

Beispiel 1: Direkte Berechnung

Ein Gerät verbraucht 2 Ampere für 3 Stunden: \[\text{Kapazität} = 2 \, \text{A} \times 3 \, \text{h} = 6 \, \text{Ah}\]

Beispiel 2: Berechnung mit Energie

Eine 12V-Batterie mit 72 Wh Energie: \[\text{Kapazität} = \frac{72 \, \text{Wh}}{12 \, \text{V}} = 6 \, \text{Ah}\]

Beispiel 3: Smartphone-Akku

Ein 3000 mAh Akku bei 3,7V: \[\text{Energie} = 3 \, \text{Ah} \times 3,7 \, \text{V} = 11,1 \, \text{Wh}\]

Wichtige Umrechnungsfaktoren

Kapazität:
\[1 \, \text{Ah} = 3600 \, \text{C}\] \[1 \, \text{mAh} = 3,6 \, \text{C}\]

Energie:
\[1 \, \text{Wh} = 3,6 \, \text{kJ}\] \[1 \, \text{kWh} = 3,6 \, \text{MJ}\]

Wichtige Einschränkungen beachten

Teoretische vs. praktische Kapazität:

• Hohe Entladeströme reduzieren die nutzbare Kapazität
• Kalte Temperaturen können die Kapazität um 20-50% reduzieren
• Alterung verringert die Kapazität über die Zeit
• Entladeschluss-Spannung begrenzt die nutzbare Energie

Peukert-Effekt: Bei hohen Entladeströmen steht weniger Kapazität zur Verfügung.
Eine 100Ah Batterie liefert bei 5A möglicherweise nur 90Ah, bei 50A nur noch 60Ah.

Batterietypen und typische Werte

Typische Spannungen verschiedener Batterietypen:

• Alkaline (AA/AAA): 1,5V nominal
• NiMH (AA/AAA): 1,2V nominal
• Lithium-Ion: 3,6-3,7V nominal
• Bleibatterie: 2,1V pro Zelle (12V = 6 Zellen)
• LiFePO₄: 3,2V nominal

Praktische Tipps

Bei der Batterieauswahl beachten:

• Höhere Kapazität = längere Laufzeit bei gleicher Belastung
• Die nutzbare Kapazität ist oft geringer als die Nennkapazität
• Temperatur beeinflusst die verfügbare Kapazität erheblich
• Entladestrom beeinflusst die nutzbare Kapazität (Peukert-Effekt)

Energiedichten verschiedener Batterietechnologien

Batterietyp	Energiedichte (Wh/kg)	Typische Anwendung
Blei-Säure	30-40	Autobatterien, USV
NiMH	60-80	Hybridautos, AA/AAA
Li-Ion	150-250	Smartphones, Laptops
LiFePO₄	90-120	E-Bikes, Solarspeicher

Schnelle Faustregeln

Nützliche Faustregeln für den Alltag:

• Smartphone-Akku: ~15 Wh (4000 mAh × 3,7V)
• Laptop-Akku: ~50-100 Wh je nach Größe
• E-Bike-Akku: ~400-700 Wh (36V × 10-20Ah)
• Tesla Model S: ~100 kWh (400V × 250Ah)

Schnellrechnung Betriebsdauer:
Betriebsdauer (h) ≈ Batteriekapazität (Wh) ÷ Geräteverbrauch (W) × 0,8
Der Faktor 0,8 berücksichtigt Verluste und praktische Einschränkungen

Sicherheitsaspekte

Wichtige Sicherheitsregeln:

• Nie verschiedene Batterietypen oder Ladezustände mischen
• Überschreitung der maximalen Entladestromstärke vermeiden
• Tiefentladung kann Batterien dauerhaft schädigen
• Überladung kann zu Überhitzung und Brandgefahr führen



Grundlagen

Leitungswiderstand
kVA aus Ampere und Volt
Dezibel in linearen Faktor umrechnen
Dezibel, Spannung, Leistung umrechnen
Ohmsche Gesetz
Coulombsche Gesetz
Batterie Kapazität
Elektrizitätsmenge
Elektrische Energie
Elektrische Leistung
Elektrische Ladung
Innenwiderstand einer Stromquelle
Kondensator Kapazität
Spannungverlust auf einer Leitung
Tabelle der Temperaturkoeffizienten
Temperaturabhängigkeit vom Widerstand

Schaltungen mit Widerständen

PI-Dämpfungsglied
T-Dämpfungsglied
2 Parallelwiderstände
Mehrere Parallelwiderstände
Serienwiderstände
unbelasteter Spannungsteiler
belasteter Spannungsteiler
Vorwiderstand (Voltmeter)
Parallelwiderstand (Ampermeter)

Schaltungen mit Kondensatoren

Mehrere Kondensatoren Reihenschaltung
Zwei Kondensatoren Reihenschaltung
Blindwiderstand XC eines Kondensators
Zeitkonstante eines R/C-Glieds
Ladespannung zu einem Zeitpunkt
Kondensatorspannung zu einem Zeitpunkt
R oder C zu einer Ladespannung
RC Reihenschaltung
RC Parallelschaltung
RC Hochpass
RC Tiefpass
RC Differenzierer
RC Integrierierer
RC Grenzfrequenz berechnen
R + C bei gegebener Impedanz

Schaltungen mit Spulen

Induktivität einer Spule
Blindwiderstand einer Spule
L/R Reihenschaltung
L/R Parallelschaltung
L/R Hochpass
L/R Tiefpass
L/R Grenzfrequenz
L/R Differenzierglied
Transformator

Kondensatoren und Spulen

Resonanzfrequenz
Serienschwingkreis
Parallelschwingkreis
Parallelschaltung
Serienschaltung

Gleichrichter- und Dioden

Einweg Gleichrichtung
Einweg Gleichrichtung mit Ladekondensator
Zweiweg Gleichrichtung
Zweiweg Gleichrichtung mit Ladekondensator
LED Vorwiderstand
Vorwiderstand zur Zenerdiode mit variabler Last
Vorwiderstand zur Zenerdiode