インダクター、コンデンサーは電子回路を作るうえでなくてはならない部品です。その動作の基本的な役割を解説します。

今回の内容は、Part4 ”コンデンサーとはになります。

概要

抵抗、インダクターとともに代表的な受動部品の一つで回路記号は「C」で表し、単位は「F(ファラド)です。

技術者によってはキャパシターまたはCといった呼び方をしますが、基本的には同意語と考えて問題ありません。

回路記号はこのように示されます。

主な用途はこちらのようになります。

・電荷を蓄える/放電する

・ノイズを除去する

・電圧を安定化させる

構造と充電動作

コンデンサーの基本構造と充電動作について説明します。

 図1はコンデンサーの基本構造で、誘電体を二つの電極で挟んだ形になります。

1 コンデンサーの構造

2はコンデンサーの充電動作です。

電極に電圧をかけると電気が流れ込み、+とーの電荷を蓄えます。時間の経過と共に電荷が増え、電極間の電圧が印加電圧と同一になると流れ込まなくなります。

電荷を蓄えると電圧を外しても状態を維持します。抵抗などの負荷を接続すると電荷が無くなるまで放電します。

2 コンデンサーの充電動作

35Vの電圧源と100μFのコンデンサー間に5Ωの抵抗を入れた時の充電波形です。

コンデンサーの電圧の上昇に伴って電流が減っていき印加電圧5Vまで上昇していることが確認できます。

3 コンデンサーの充電波形

蓄積された電荷は記号はQ、単位はC(クーロン)表され、Q=CVで計算することができるので、充電された状態の電荷はこのようになります。

Q=100μ[F]×5[V]
 
=500μ[C]

1C(クーロン)とは1Aの一定の電流によって、1秒間に運ばれる電気量ですので500μ[C]1A流した場合500μsで放電することになります。

コンデンサーの容量

コンデンサーの容量の算出方法について説明します。

4はコンデンサー容量の算出式です。
使用する電極の面積、誘電体の誘電率及び電極間の距離によって容量が決まります。

4 コンデンサーの容量算出式

実際使用する際には容量だけではなく、定格電圧やサイズなど考慮する点があるため、アルミ電解コンデンサーやセラミックコンデンサーなどの種類の中から用途に適したコンデンサーの選定が必要になります。

コンデンサーの種類や特徴は次回以降解説します。

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