コンデンサ：定義、タイプ、タイプ、式、関数、例
コンデンサ、タイプ、式、種類、タイプ、関数、および例を理解する： は、一定時間電子を蓄える能力を持つ電子部品、または電荷を蓄えるために使用される電子部品です。
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コンデンサの定義
マイケルファラデー（1791-1867）によるコンデンサまたはコンデンサは本質的にエネルギーを蓄えることができる装置です/ 電荷または電気部品の内部不均衡を蓄積することによる、電界内の電荷 絶縁体で分離された接続面（ディスクまたはプレート）によって形成された電荷を蓄積することができます。
コンデンサが電圧源に接続されている場合、ディスクまたはプレートは電子で満たされます。 電子が1つのプレートから別のプレートに分離すると、2つのプレートの間に電子の電荷が存在します。 この電荷は、電子を失うプレート上の正電荷と、電子を獲得するプレート上の負電荷によって引き起こされます。
コンデンサは、特定の時間電子を蓄積する能力を持つ電子部品です 2本の導体で構成され、絶縁材料（誘電体）で分離された電荷を蓄積するために使用され、各導体は チップ。
抵抗器と同様に、コンデンサは電子回路の製造に広く使用されている受動部品の1つです。 コンデンサは、特にコンデンサの材料に化学変化がない場合に電荷を蓄積するという点でアキュムレータとは異なります。 コンデンサの別の定義は、電荷を蓄積および放出できる電子部品です。 コンデンサーまたはしばしばコンデンサーと呼ばれるものは、電荷を蓄えることができるように作られた電気部品です。
一般にコンデンサの原理は、受動部品グループにも含まれる抵抗器と同じです。つまり、バイアス電流を必要とせずに動作する部品のタイプです。 コンデンサは、絶縁材料（絶縁体）で分離された2本の導体（金属板）で構成されています。 この絶縁絶縁体は、しばしば誘電体材料と呼ばれます。
これらのコンポーネントの2つの導体を絶縁するために使用される誘電体は、コンデンサのタイプを区別するために使用できます。 誘電体を使用するコンデンサの定義には、紙、雲母、液体プラスチックなどがあります。
金属板の両端に電圧がかかると、正電荷が一方に集まります。 金属製の脚（電極）と同時に負の電荷が一方の金属端に集まりますujung 再び。 正の電荷は極の負の端に向かって流れることができず、逆に負の電荷は非導電性の誘電体材料によって分離されているため、極の正の端に行くことはできません。
この電荷は、脚の端に伝導がない限り「蓄積」されます。 コンデンサに電荷を蓄える能力は、静電容量または容量と呼ばれます。 静電容量は、電子電荷を収容するコンデンサの能力として定義されます。 18世紀のクーロンは、1クーロン= 6.25 x1018電子と計算されました。
次に、Michael Faradayは、1ボルトの電圧で1クーロンの電子の電荷を運ぶことができる場合、コンデンサの静電容量は1ファラッドになると仮定しました。 次の式で次のように書くことができます。Q= CVここで、Q = C単位の電子電荷（クーロン）C = F単位の静電容量値（ファラッド）V = V単位の電圧（ボルト）コンデンサを作成する実際には、
静電容量は、金属板の面積（A）、2つの金属板間の距離（t）（誘電体の厚さ）、および材料の誘電率（k）を知ることによって計算されます。 式を使用すると、次のように記述できます。C=（8.85 x 10-12）（k A / t）以下は、いくつかの定数（k）の例の表です。 簡略化された誘電体材料真空空気k = 1酸化アルミニウムk = 8セラミックk = 100 –1000ガラスk = 8ポリエチレンk = 3
電子の電荷を収容するコンデンサの能力として。 18世紀のクーロンは、1クーロン= 6.25 x1018電子と計算されました。 次に、Michael Faradayは、1ボルトの電圧で1クーロンの電子の電荷を運ぶことができる場合、コンデンサの静電容量は1ファラッドになると仮定しました。
式を使用すると、次のように書くことができます。
Q = CV
仮定で：
Q =電子電荷C （クーロン）
C = F単位の静電容量値 （ファラド）
V = V単位の高電圧 （ボルト）
コンデンサを作る実際には、静電容量は、金属板の面積（A）、2つの金属板の間の距離（t）（誘電体の厚さ）、および材料の誘電率（k）を知ることによって計算されます。 式を使用すると、次のように書くことができます。
C =（8.85 x 10 ^ -12）（k A / t）
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それがどのように機能するか、原則と量
コンデンサのしくみ
コンデンサが回路内で機能する方法は、電子をコンデンサに流すことです。 コンデンサが電子で満たされると、電圧が変化します。 さらに、電子はコンデンサを出て、それを必要とする回路に流れ込みます。 そうすれば、コンデンサは無効回路を生成します。
しかし、コンデンサの部品の形状やサイズが異なっていても、私たちは否定しませんが、 コンデンサの機能は、電子部品や回路でさえ非常に必要とされています エレクトロニクス。
2つのプレートまたは絶縁体で分離されたコンデンサ内のプレートの場合、基本的に電子は2つのプレート間のギャップを通過できません。 バッテリーが接続されていない場合、2つの部品はニュートラル（充電されていない）になります。 バッテリーを接続すると、極のマイナス端のワイヤーが接続されているポイントが電子をはじきます。
一方、正極が接続されている点は電子を引き付けます。 電子はコンデンサープレート全体に散乱します。 瞬間的に、電子は右側のプレートに流れ込み、電子は左側のプレートから流れ出します。 この状態では、2つのプレート間のギャップに電子が流れていなくても、コンデンサに電流が流れます。
チップの外側が充電された後、バッテリーからの新しい充電を徐々に拒否します。 したがって、プレートの電流は、2つのプレートがバッテリーの電圧になるまで、時間とともに大きさが減少します。 右側のプレートには、電荷によって測定された過剰な電子があります -Q 左側のプレートには + Q.
コンデンサ形成原理
- 2つ以上のプレートが向かい合っており、断熱材によって制限されている場合、プレートは通電されます 電気、コンデンサが形成されます（2つのプレート間の境界である絶縁体はと呼ばれます）。 誘電）。
- 使用する誘電体材料が異なるため、コンデンサの命名は誘電体材料に基づいています。 誘電体の反対側のプレートの面積と2つのプレート間の距離が静電容量値に影響します。
- 浮遊コンデンサが発生しない回路内。 このような特性を寄生容量と呼びます。
原因は、隣接する導電線および隣接するワイヤのコイルに隣接するコンポーネントが存在することです。 上の写真は、空気で囲まれた2つのプレートがあることを示しています。 2つのプレート間の距離は、dと入力電圧として表されます。
静電容量量
コンデンサの容量は、コンデンサ両端の電圧に対する電荷量の比率です。 C = Q / V式C = 0.0885 D / dで計算した場合。 次に、ピコファラッドの静電容量D =互いに向かい合って互いに影響し合うプレートの面積（cm2）。 d =プレート間の距離（cm）。 プレート間の電圧が1ボルトで、プレートの電荷の大きさが1クーロンの場合、電気を蓄える能力は1ファラッドと呼ばれます。 実際には、コンデンサは1ファラッド未満の単位で作られています。 ほとんどの電解コンデンサは、1マイクロファラッドから数ミリファラッドで製造されています。
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コンデンサ式
コンデンサ式 コンデンサによって生成された電荷量と入力電荷の両方を計算するために使用されるいくつかの式で構成されています。 以下は、計算単位がファラッド（F）である並列回路、直列回路、および直列および並列コンデンサ回路を備えたコンデンサに関するいくつかの公式です。 以下は、次のように帯電したコンデンサの断片に保存されている式です。
これがコンデンサ式ルムスの例です
説明：
Q =単位がクーロンである電荷
C =ファラッドの容量
V =単位がボルトの電圧
（1クーロン= 6.3 * 1018電子）
コンデンサに電圧が残っているので、コンデンサはバッテリーとして機能することができます。 が接続されていない場合、残りの電圧の長さはコンデンサの容量に依存します 一人で。 コンデンサ回路の他の式の例：
- 並列回路Rangkaianを備えたコンデンサの式
C合計= C1 + C2 + C3
オン コンデンサ式 上記のように、並列コンデンサ回路では、電圧または電荷の分割はなく、すべての電圧は同じ量になると結論付けることができます。 並列コンデンサ回路のすべてのポイントで、同じポイントで並列コンデンサが接続されているため、大きな変化はありません。 平均。
- 直列回路Rangkaianを備えたコンデンサの式
1 / C合計= 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3
上記の直列回路を備えたコンデンサの式では、この直列コンデンサの各測定で、電圧源から電圧源への電圧の分割があると結論付けることができます。 各ポイント。最終的には、各ポイントからの電圧を合計して組み合わせると、ソースからの電圧の合計と同じように見えます。 電圧。
- 直列および並列コンデンサの式
C合計=（C1 + C2）// C3
1 / CA = 1 / C1 + 1 / C2（シリーズ）
上記の直列回路と並列回路を使用したコンデンサの式では、このタイプの回路を計算できると結論付けることができます。 2つのコンデンサの式からわかるいくつかの方程式、つまり級数と 平行。 したがって、これら2種類のコンデンサの組み合わせの総数を知ることができます。
コンデンサ回路
コンデンサ回路は、直列回路と並列回路の2つに分けられます。 計算方法は、抵抗器の直列および並列回路の場合とほぼ同じです。 コンデンサ回路の式は次のとおりです。
直列回路
次の図に示すように、コンデンサの直列回路は、コンデンサ間に類似していない極を接続することによるコンデンサ回路です。
直列回路の交換容量は次のとおりです。
1Cトット=1C1+1C2+1C3
Qトット=Q1=Q2=Q3
Vトット=V1+V2+V3
コンデンサの直列配置では、コンデンサは1本の分岐していない接続ラインに配置されます。 コンデンサが直列に配置されている場合、交換用コンデンサの合計は、直列回路内のすべてのコンデンサから決定できます。 このシリーズの配置では、次のルールが適用されます。
- 各コンデンサの電荷は、交換用コンデンサの電荷の合計に等しくなります。
| Qs = Q1 = Q2 = Q3 = Q4 |
- 交換用コンデンサの両端の電位差（V）は、各コンデンサの両端の電位差に等しくなります。
| Vs = V1 + V2 + V3 + V4 |
- 交換用コンデンサの容量は、次の式で求めることができます。
| Cs = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + 1 / C4 |
- 同じ容量のn個のコンデンサの場合、次の式を使用できます。
| Cs = C / n |
一部のコンデンサの直列配置の代理容量は常に以下であることを覚えておくことが重要です。 各容量なので、直列に配置されたコンデンサを使用して、コンデンサの容量を減らすことができます コンデンサ。
並列回路
並列回路は、次の図に示すように、コンデンサ間に同じ極を接続することによる一連のコンデンサです。
並列回路の交換容量は次のとおりです。
Cトット=C1+C2+C3
Qトット=Q1+Q2+Q3
Vトット=V1=V2=V3
- 交換用コンデンサの電荷は、個々のコンデンサの合計に等しくなります（直列回路の電圧と同じ）。
| Qp= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 +など… |
- 各コンデンサの電位差は、元のソースの電位差に等しくなります（直列回路の電荷と同じ）
| Vp = V1 + V2 + V3 + V4 |
- 並列回路の交換用コンデンサの静電容量は、回路内のコンデンサの総静電容量の合計に等しくなります。
| Cp = C1 + C2 + C3 + C4 |
すべての並列回路の交換容量は常に回路内の各コンデンサの交換容量よりも大きいため、並列配置を使用してコンデンサの容量を増やすことができます。
直列と並列の組み合わせ
この配置は、直列配置と並列配置を組み合わせたものです。 適用される式は、前の2つのタイプの回路に適用される式と同じです。 ここで、私の友人は、直列で並列である一連の組み合わせから識別することに賢明でなければなりません。 以下は、直並列回路の簡単な例です。
コンデンサのエネルギー
電荷は電位を発生させ、それを動かすには作業が必要です。 コンデンサを充電するには電気的仕事が必要であり、この電気的仕事はエネルギーとしてコンデンサに蓄えられます。 荷重はゼロからQクーロンまで始まります。 コンデンサのエネルギー方程式は次のように書くことができます。
W=12履歴書2=12QV=12Q2C
情報 ：
W =コンデンサのエネルギー
Q =電荷（C）
V =電位
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コンデンサタイプ
タイプに応じて、コンデンサは2つのタイプに分けることができます。
固定コンデンサ
固定コンデンサは、静電容量値を変更できないコンデンサであり、その値はメーカーによって決定されています。 コンデンサの形状とサイズは、製造材料によって異なり、互いに異なります。
固定コンデンサも2つに分けられます。
極コンデンサ
1)電解コンデンサ
このコンデンサは極性コンデンサの一種であるか、脚に2つの極があります。 長い脚は正極であり、短い脚または特別な記号のある脚は負の脚です。 電子回路への電解コンデンサの取り付けは、特にDC電流回路の場合は逆にしないでくださいが、AC電流の場合は問題ありません。
このコンデンサは、コンデンサに含まれる電解液が沸騰してコンデンサを損傷する可能性があるため、はんだ付けプロセス中に過度の熱にさらされないようにする必要があります。 以下は電解コンデンサの写真です。 これらのコンデンサは十分に大きな容量で入手可能であり、最小のものは0.1マイクロファラッドの容量を持ち、市場で一般的に入手可能な最大のものは47000マイクロファラドです。 しかし、著者は、バッグを乾かすのに十分な価格で、1ファラッドのサイズのこのコンデンサに遭遇しました。 このコンデンサの動作電圧は非常に多様ですが、通常はコンデンサ本体に書き込まれます。 その動作電圧は6.7Vから200ボルトの範囲です。
2)タンタルコンデンサ
電子部品メーカーは、エレクトロニクス分野の技術開発に伴い、常に信頼性の高いコンデンサ部品の形で新しい発明を生み出しています。 一般に、これらのコンデンサは小さな物理的形状で作られ、色は赤または緑です。信頼性が高いため、タンタルコンデンサは非常に高価です。
無極性コンデンサ
1)セラミックコンデンサ
これらのコンデンサはセラミック誘電体材料でできているため、セラミックコンデンサと呼ばれます。 セラミックコンデンサにはさまざまな形状とサイズがあります。 このコンデンサは十分に安定しているため、電子回路でよく使用されます。 このコンデンサの静電容量値は通常カラーコードで書かれていますが、数字を使って本体に直接書かれているものもあります。
2)ポリエステルコンデンサ
プラスチックの役割は、鞄や家電製品の製造だけでなく、電子部品、つまりコンデンサーの製造においても役割を果たしています。 プラスチックコンデンサは、その使用とポリエステルコンデンサとして知られる電子機器の分野で非常に人気があります。 一般的に、これらのコンデンサは小さくて平らな形状で作られています。 このコンデンサには極性がないため、取り付けが難しくありません。 静電容量の包含は通常カラーコードにあります。
3)マイカコンデンサ
マイカコンデンサは、第一世代から生まれた部品であり、安定した特性と低い公差に加え、信頼性が高いことから現在でも広く使用されています。 名前が示すように、このコンデンサはマイカでできています。 このタイプのコンデンサの使用は、高周波に関連する回路で行われます。 このコンデンサの静電容量は50〜10,000Fです。
4)フィルムコンデンサ
フィルムコンデンサ、誘電体はフィルムでできています。 静電容量の量はブレスレットの形で色分けされて記載されており、読み取り方法は抵抗器の色分けを読み取るのとほぼ同じです。
5)紙コンデンサ
誘電体が紙でできていることから、紙コンデンサと呼ばれています。 このタイプのコンデンサは、当時まだ真空管を使用していた第1世代から誕生しました。 このタイプのコンデンサは現在では珍しく、ほとんど使用されていません。 このコンデンサは極性が付いていないので設置上問題ありません。このタイプのコンデンサの静電容量は100pF〜6800pFです。
コンデンサが固定されていません（可変）
可変コンデンサは、必要に応じて静電容量値を調整できるコンデンサです。 可変コンデンサの種類は次のとおりです。
可変コンデンサー（Varco）
可変コンデンサは、固定コンデンサよりも大きいタイプのコンデンサです。 その物理的形状に応じて、可変コンデンサは大きな静電容量を持っています。 このタイプのコンデンサは、第1世代で製造されました。 可変コンデンサは大回路で広く使用されています。 このタイプのコンデンサの容量は通常1Fから500Fの範囲です。
三量体コンデンサ
三量体コンデンサは、以前の可変コンデンサから開発されたサイズの可変コンデンサです。 小さいので、サイズが小さいので、このコンデンサは現在の回路に取り付けるのに非常に適しています この。
トリマコンデンサには、静電容量の量を調整するために使用されるツールであるプリセットが装備されています。 調整はドライバーを使用して行うことができます。 このタイプの可変コンデンサは、誘電体、すなわちマイカまたはプラスチックを使用します。 このタイプのコンデンサの静電容量は5〜30Fです。
アクティブコンデンサまたはCDS
エレクトロニクス分野の技術開発は現在急速に成長しているため、今日では多くの 小さくなっているが、より優れた機能を持つコンポーネント 前。
コンデンサコンポーネントと同様に、現在アクティブなタイプのコンデンサが開発されています。つまり、これらのコンデンサコンポーネントは、衝突した場合にアクティブに電荷を排出します。 太陽光とその他の光源の両方の光。このコンポーネントは、ガーデンライト回路またはアラーム回路のセンサーとして広く使用されているか、スイッチとして機能します。 自動。
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コンデンサ機能
電子部品にはコンデンサ機能が必要です。 コンデンサは、電荷を蓄積するように機能する電子部品であるだけでなく、コンデンサは周波数フィルタとしても使用できます。 コンデンサの能力を電荷に蓄える能力はファラッド（F）と呼ばれ、コンデンサの記号はC（コンデンサ）です。
コンデンサ自体の機能は、固定容量のコンデンサという2つのグループに分けられます。 可変容量のコンデンサ、つまりコンデンサ 変数。 コンデンサの基本的な性質は、電荷を蓄積できることであり、DC電流の場合、コンデンサは機能します 絶縁体として/電流を保持し、AC電流の場合、コンデンサは導体/通過電流として機能します 電気。
そのアプリケーションでは、コンデンサは、AC電圧をDCに変換するために使用されるフィルター、DC電圧レベラー、AC波発生器または発振器として使用されます。 など、またインピーダンス（値が特定の周波数に依存する抵抗）として機能し、蛍光灯の電力を節約することもできます。
コンデンサ機能 電子回路では、カップリング、電源回路のフィルター、移相器、 発振回路の周波数発生器であり、回路内の火花を防ぐためにも使用されます スイッチ。
- 電流と電圧を一時的に保存するには
- 電源やアダプターなどの電子回路のフィルターまたはフィルターとして
- スイッチに取り付けたときのバウンス（スパーク）をなくすには
- ある電子回路と別の電子回路の間の結合として
- 蛍光灯に取り付けたときに節電する
- DCまたは直流の絶縁体または電流バリアとして
- 導体として、またはACまたは交流用の伝導電流
- AC-DC電圧変換回路（アダプター）のDC電圧波形を均一にするため
- 発振器またはAC波発生器（交流）などとして
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コンデンサの例と種類
タンタルコンデンサ
タイプです 電解コンデンサ その電極はで作られています タンタル. このコンポーネントには極性があります。コンデンサ本体の+記号を探して区別する方法です。この記号は、下のピンが正の極性であることを示しています。 コンポーネントを逆さまにしないでくださいので、コンポーネントのインストールには注意が必要です。 温度と周波数の特性は 電解コンデンサ アルミ製です。
セラミックコンデンサ
材料を使用したコンデンサ チタン酸バリウム 誘電体用。 コイル状に構成されていないため、高周波回路に使用できます。 特にコンデンサが高周波で動作する場合は、周波数応答特性を考慮する必要があります。
周波数応答の計算では、品質係数Q（品質係数）これは1 / DFに他なりません。 通常、高周波信号をに渡すために使用されます 接地. このコンデンサは、信号の形状を変える可能性があるため、アナログ回路には適していません。 このタイプには極性がなく、コンデンサの値が非常に小さい場合にのみ使用できます。
電解コンデンサ
コンデンサグループ 電解 誘電体が金属酸化物層であるコンデンサで構成されています。 このコンデンサの電極は、薄い酸化膜を使用したアルミニウム製です。 一般に、このグループに属するコンデンサは、本体に+および–記号が付いた極性コンデンサです。 これらの特性から、ユーザーは回路への取り付けに注意する必要があります。逆さまにしないでください。 極性を逆にすると、損傷し、「爆発」することさえあります。
大きな表面を得るために、このアルミニウム板材料は通常放射状に巻かれます。 そうすれば、大きな静電容量のコンデンサを手に入れることができます。 通常、このタイプのコンデンサは回路で使用されます 電源, ローパスフィルタ、およびタイマー回路。
このコンデンサは高周波回路には使用できません。 通常、コンデンサの動作電圧は、電源電圧に2を掛けて計算されます。 たとえば、コンデンサには5ボルトの電源が供給されます。つまり、選択したコンデンサの最小動作電圧は2 x 5 = 10ボルトでなければなりません。
多層セラミックコンデンサ
このコンデンサの材質はセラミックコンデンサの種類と同じですが、誘電体を構成する層の数が異なります。 このタイプでは、誘電体は多くの層に配置されているか、通常は レイヤー厚さ10〜20m、電極板は純金属製です。
このタイプは、サイズが小さく、セラミックコンデンサよりも優れた温度特性を備えていることに加えて、通常、アプリケーションや高周波をグランドに渡すのに適しています。
ポリエステルフィルムコンデンサ
このコンデンサの誘電体は ポリエステルフィルム. 上記のすべてのタイプのコンデンサよりも優れた温度特性を備えています。 高周波に使用できます。 通常、このタイプは高周波を使用する回路やアナログ回路に使用されます。 これらのコンデンサは通常マイラーと呼ばれ、±5％から±10％の許容誤差があります。
ポリプロピレンコンデンサ
さらに、コンデンサの許容値は ポリエステルフィルムコンデンサ. 一般に、このコンポーネントを通過する周波数が100kHz以下のシステムで設計されている場合、このコンポーネントの静電容量値は変化しません。
上の写真はコンデンサーを示しています ポリプロピレン ±1％の許容誤差で。 このタイプのコンデンサは、たとえば電気自動車のアプリケーション向けに、大きくても小さくて軽い静電容量を得るためにまだ開発中です。
マイカコンデンサ
このタイプは、誘電体としてマイカを使用しています。 マイカコンデンサは、温度係数が低いため、安定性が高くなっています。 特性周波数が非常に良いため、通常、これらのコンデンサは共振回路に使用されます。 フィルタ 高周波および高電圧を使用する回路の場合。たとえば、トランジスタチューブを使用する無線送信機。 マイカコンデンサは静電容量値が高くなく、価格も比較的高いです。
ポリスチレンフィルムコンデンサ
このコンデンサの誘電体は ポリスチレンフィルム . このタイプは、コイルのような電解コンデンサと構造が同じであるため、高周波を使用するアプリケーションには使用できません。 これらのコンデンサは、数百kHzの周波数を使用するタイマーおよびフィルターアプリケーションに適しています。
このコンポーネントには、電極の2つの色、つまり赤と灰色があります。 赤いものは電極が銅製、灰色のものはアルミホイル製です。
電気ダブルキャパシタ（スーパーキャパシタ）
このタイプのコンデンサは、電解コンデンサと同じ誘電体を持っています。 ただし、コンデンサのサイズが上記の電解コンデンサよりも大きい点が異なります。 通常、Fの単位があります。 このコンデンサには大きな電圧制限があります。
電圧制限があり、他のコンデンサよりも形状が大きいため、このコンデンサは スーパーキャパシタ 物理的形状の写真を上に見ることができます。図2.13では、コンデンサのサイズは0.47Fです。 これらのコンデンサは通常、回路に使用されます 電源.
トリマコンデンサ
このタイプのコンデンサは、誘電体としてセラミックまたはプラスチックを使用します。 コンデンサの値は、その上のネジを回すことで変更できます。 再生では、ドライバーと手の間の静電容量の影響を引き起こさないように、特別なドライバーを使用することが期待されます
チューニングコンデンサ
日本ではこれらのコンデンサは「バリコン」と呼ばれ、通常は電波のセレクターとして多く使用されています。 誘電体タイプは空気を使用します。 コンデンサ本体のハンドルを右または左に回すと、静電容量値を変更できます。
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