コンデンサー技術入門

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コンデンサの原理

向かい合う二枚の金属箔や金属板を極板とし、その間に絶縁物(誘電体)を挟んだ回路素子をコンデンサという。
コンデンサは電荷を蓄積する作用を持ち、その能力の大きさを静電容量(キャパシタンス)という。
静電容量が大きいほど、蓄積できる電荷量は大きい。

静電容量を決める因子は以下の３つだ。

誘電体は絶縁体なので電気を通さない。
電荷が分子に留まり自由に移動できないからだ。
その代わり、分子に留まった電荷が分極という現象を起こす。

誘電体中の分子は正負の電荷を等量ずつ一か所にあるため、トータルで中性である。
分極とは一か所にあった正負の電荷が互いに離れ、ひとつの分子の中に正電荷を持った部分と、負電荷を持った部分が出現する現象である。

この分極があるから、コンデンサは電荷を蓄積することができるのだ。
分極の度合いを示す指標が、誘電率である。

この３つの因子を数式としてまとめると以下のようになる。

コンデンサに直流電圧をかけると、電源から流入した電荷が極板に蓄積される。
加えた電圧に比例した電荷が蓄積されると、それ以上に電荷は蓄積されないし、電流も流れない。
コンデンサは直流電圧に対して絶縁体なのだ。

一方、コンデンサに交流電圧を加えると、周波数に応じた電流が流れる。
その大きさは、周波数が高くなるほど大きい。
コンデンサ内には絶縁体(誘電体)があるので、本来電流は通過しない。

コンデンサに電圧がかかると、電源から電荷が極板に流入する。
直流であれば、電荷の流入はやがて停止する。
ところが交流は電圧の方向が反転するので、一度、極板に蓄積された電荷が電源に戻っていくのだ。
この様子が、まるでコンデンサを電流が通っているかのように見えるのである。

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2006/01/27

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