基本的な電子機器-コンデンサ
コンデンサは、プレート間の電位差の形でエネルギーを蓄積する能力を持つ受動部品です。急激な電圧変化に強いです。電荷は2つのプレート間の電位差の形で保存され、電荷の保存方向に応じて正と負になります。
これらの2つのプレートの間に非導電性領域が存在します。 dielectric。この誘電体は、真空、空気、雲母、紙、セラミック、アルミニウムなどです。コンデンサの名前は、使用する誘電体によって決まります。
記号と単位
静電容量の標準単位はファラッドです。一般に、利用可能なコンデンサの値は、マイクロファラッド、ピコファラッド、ナノファラッドの順になります。コンデンサの記号は以下のとおりです。
コンデンサの静電容量はプレート間の距離に比例し、プレートの面積に反比例します。また、材料の誘電率が高いほど、静電容量は大きくなります。ザ・permittivity媒体のは、その媒体で単位電荷あたりに生成されている電束の量を表します。次の画像は、いくつかの実用的なコンデンサを示しています。
面積Aが同じで幅が等しい2枚のプレートを距離dの間隔で平行に配置し、プレートにエネルギーを加えると、その平行プレートコンデンサの静電容量は-と呼ぶことができます。
$$ C \：\：= \：\：\ frac {\ varepsilon_ {0} \：\：\ varepsilon_ {r} \：\：d} {A} $$
どこ
C =コンデンサの静電容量
$ \ varepsilon_ {0} $ =空き領域の誘電率
$ \ varepsilon_ {r} $ =誘電体媒体の誘電率
d =プレート間の距離
A = 2つの導電性プレートの面積
電圧を印加すると、コンデンサの2つの平行なプレートに電荷が蓄積します。この電荷の蓄積はゆっくりと発生し、コンデンサの両端の電圧が印加された電圧と等しくなると、入る電圧が出る電圧と等しくなるため、充電が停止します。
充電率は静電容量の値に依存します。静電容量の値が大きいほど、プレートの電圧の変化率は遅くなります。
コンデンサの働き
コンデンサは、電気エネルギーを蓄える2端子の受動部品として理解できます。この電気エネルギーは静電界に蓄えられます。
最初は、コンデンサの2つのプレートの負電荷と正電荷は平衡状態にあります。コンデンサが充電または放電される傾向はありません。負の電荷は電子の蓄積によって形成され、正の電荷は電子の枯渇によって形成されます。これは外部電荷が与えられていない状態で発生するため、この状態はelectrostatic状態。下の図は、静電荷を持つコンデンサを示しています。
AC電源の正と負のサイクルの変化に応じた電子の蓄積と枯渇は、「電流の流れ」として理解できます。これはDisplacement Current。これはACであるため、この電流の方向は変化し続けます。
コンデンサの充電
外部電圧が与えられると、電荷は静電荷に変換されます。これは、コンデンサの充電中に発生します。電源の正の電位は、コンデンサの正極板から電子を引き付け、コンデンサをより正にします。電源の負の電位が、電子をコンデンサの負のプレートに押し付け、コンデンサをより負にします。次の図はこれを説明しています。
この充電プロセス中、電子はDC電源を通過しますが、 dielectric これは insulator。この変位は、コンデンサが充電を開始すると大きくなりますが、充電すると減少します。コンデンサの両端の電圧が供給電圧と等しくなると、コンデンサは充電を停止します。
コンデンサが充電を開始すると、誘電体がどうなるか見てみましょう。
誘電挙動
電荷がコンデンサのプレートに付着すると、静電界が形成されます。この静電界の強さは、プレート上の電荷の大きさと誘電体の誘電率に依存します。Permittivity は、静電気線がどれだけ誘電体を通過できるかを示す誘電体の尺度です。
誘電体は実際には絶縁体です。原子の最も外側の軌道に電子があります。それらがどのように影響を受けるかを観察しましょう。プレートに電荷がない場合、誘電体の電子は円軌道を移動します。これは下図のようになります。
電荷の堆積が起こると、電子は正に帯電したプレートに向かって移動する傾向がありますが、それでも図に示すように回転し続けます。
電荷がさらに増加すると、軌道はさらに拡大します。しかし、それでも増加する場合は、誘電体breaks downコンデンサを短絡します。これで、コンデンサは完全に充電され、放電する準備が整いました。彼らがネガティブプレートからポジティブプレートに移動するためのパスを提供すれば十分です。片側の電子の数が多すぎて、反対側の電子がほとんどないため、電子は外部からの供給なしで流れます。この不均衡は、discharge コンデンサの。
また、放電経路が見つかると、誘電体の原子は通常の状態になる傾向があります circular orbitしたがって、電子を強制的に放電させます。この種の放電により、コンデンサはカメラのフラッシュのように短時間で大電流を流すことができます。
カラーコーディング
コンデンサの値を知るために、通常は以下のようにラベル付けされています-
n35 = 0.35nFまたは3n5 = 3.5nFまたは35n = 35nFなど。
マーキングが100Kのようになることもあります。つまり、k = 1000pFです。その場合、値は100×1000pF = 100nFになります。
これらの数字のマーキングは今日使用されていますが、コンデンサの値を理解するために、国際的な色分けスキームがずっと前に開発されました。色分けの表示は以下のとおりです。
| バンドカラー | 数字AおよびB | 乗数 | 公差（t）> 10pf | 公差（t）<10pf | 温度係数 |
|---|---|---|---|---|---|
| ブラック | 0 | ×1 | ±20％ | ±2.0pF | |
| 褐色 | 1 | ×10 | ±1％ | ±0.1pF | -33× 10-6 |
| 赤 | 2 | ×100 | ±2％ | ±0.25pF | -75× 10-6 |
| オレンジ | 3 | ×1,000 | ±3％ | -150× 10-6 | |
| 黄 | 4 | ×10,000 | ±4％ | -220× 10-6 | |
| 緑 | 5 | ×100,000 | ±5％ | ±0.5pF | -330× 10-6 |
| 青い | 6 | ×1,000000 | -470× 10-6 | ||
| バイオレット | 7 | -750× 10-6 | |||
| グレー | 8 | ×0.01 | + 80％、-20％ | ||
| 白い | 9 | ×0.1 | ±10％ | ±1.0pF | |
| ゴールド | ×0.1 | ±5％ | |||
| 銀 | ×0.01 | ±10％ |
これらの表示は、コンデンサの値を識別するために使用されました。
これらの5バンドコンデンサでは、最初の2つのバンドは数字を表し、3番目は乗算器を表し、4番目は許容誤差を表し、5番目は電圧を表します。色分けプロセスを理解するために例を見てみましょう。
Example 1 −カラーコードが黄色、紫、オレンジ、白、赤のコンデンサの値を決定します。
Solution−黄色は4、紫は7、オレンジは3で、乗数を表します。白は公差値±10です。赤は電圧を表します。しかし、電圧定格を知るために、このコンデンサが属する特定の帯域を知る必要がある別の表があります。
したがって、コンデンサの値は47nF、10％250v（Vバンドの電圧）です。
次の表は、コンデンサが属する帯域に応じて電圧がどのように決定されるかを示しています。
| バンドカラー | 定格電圧（V） | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| TYPE J | TYPE K | TYPE L | TYPE M | TYPE N | |
| ブラック | 4 | 100 | 10 | 10 | |
| 褐色 | 6 | 200 | 100 | 1.6 | |
| 赤 | 10 | 300 | 250 | 4 | 35 |
| オレンジ | 15 | 400 | 40 | ||
| 黄 | 20 | 500 | 400 | 6.3 | 6 |
| 緑 | 25 | 600 | 16 | 15 | |
| 青い | 35 | 700 | 630 | 20 | |
| バイオレット | 50 | 800 | |||
| グレー | 900 | 25 | 25 | ||
| 白い | 3 | 1000 | 2.5 | 3 | |
| ゴールド | 2000年 | ||||
| 銀 | |||||
この表の助けを借りて、コンデンサの各バンドの電圧定格は、与えられた色に従ってわかります。定格電圧の種類は、コンデンサの種類も示します。たとえば、TYPE Jのものは浸漬タンタルコンデンサ、TYPE Kのものはマイカコンデンサ、TYPE Lのものはポリスチレンコンデンサ、TYPE Mのものは電解バンド4コンデンサ、TYPENのものは電解バンド3コンデンサです。最近では、前述のように、色分けがコンデンサの値の単純な印刷に置き換えられています。
容量性リアクタンス
これは重要な用語です。容量性リアクタンスは、交流電流、または単にAC電流に対してコンデンサが提供する反対です。コンデンサは電流の流れの変化に抵抗するため、次のように言うことができるいくつかの反対を示しますreactance、入力電流の周波数も、それが提供する抵抗とともに考慮する必要があるためです。
Symbol: XC
純粋な容量性回路では、電流 IC leads 印加電圧を90°
コンデンサの温度係数
の最大変化 Capacitance指定された温度範囲にわたるコンデンサの温度は、コンデンサの温度係数によって知ることができます。温度が特定のポイントを超えると、発生する可能性のあるコンデンサの静電容量の変化は、temperature coefficient of capacitors。
すべてのコンデンサは通常、25°Cの基準温度を考慮して製造されています。したがって、コンデンサの温度係数は、この値の上下の温度値に対して考慮されます。