コンデンサ

コンデンサ
 コンデンス(condense)の意味は「圧縮、集める」です。コンデンサは電気を担う電荷の貯蔵を行います。蓄えることができる量を静電容量といい、単位はF(:ファラッド)です。

コンデンサの容量
 両端に1[V]の電圧をかけたとき、1C(クーロン)の電気量を蓄えることができる場合、1Fの静電容量といいます。
 実際の静電容量の単位は、マイクロF(μF) です。

耐圧
 コンデンサには製法で定まる「耐電圧」があります。コンデンサは導体を絶縁体で挟んだ構造ですが。高い電圧を加えると絶縁が保たれなくなります。
 電解、タンタル、電気2重層など、静電容量の大きなコンデンサの耐電圧は数ボルトから〜数十ボルトの低い耐電圧しか保証されないものがあります。

コンデンサの種類
コンデンサには、製法の違いで積層セラミック、マイカ、電解、タンタル、などがあります。
 左がセラミック、中央がタンタル、右が電解です。電解やタンタルには極性があり、長い線または極性の表示(右下の白い帯)があります。

容量の表示方法
 コンデンサの静電容量は 224 のように三桁の数字で表記します。最初の2桁が容量を、最後の1桁が乗数を表します。この場合 22*104 μF となります。

RC直列回路

コンデンサの容量と電圧
抵抗と容量Cのコンデンサを直列に接続して電圧 V をかけると、コンデンサへの充電が開始されます。充電するとコンデンサの両端の電圧があがります。電源電圧になると充電が停止し、このとき、Q=C・V クーロンの電荷が蓄積されます。
 電源側の両端を短絡すると、今度はコンデンサの電荷が抵抗を通して流れ出す「放電」が起こります。放電はコンデンサの電荷がなくなるまで続きます。

RC回路と時定数 
 RC直列回路に、時刻0で空のコンデンサに充電を開始すると、時刻tでコンデンサの両端の電圧は
 vc(t) = V (1-e-(t/RC))
になります。Vc(t)は R*C の値が大きいとき、時間 にほぼ比例して増加します。この R*C の値を時定数と呼ぶことがあります。
右は、R*C=0.05,0.2,0.5,1 のRC直列回路に時刻0で電圧1Vをかけたときの、コンデンサの電圧変化です。