電子工学の物理学を学んでいて、次のような重要な用語の意味など、基本をうまく理解している場合電圧, 電流そして抵抗、オームの法則などの重要な方程式とともに、さまざまな回路コンポーネントがどのように機能するかを学ぶことが、主題を習得するための次のステップです。
Aコンデンサは、基本的に電子機器のあらゆる分野で広く使用されているため、理解しておくべき最も重要なコンポーネントの1つです。 カップリングおよびデカップリングコンデンサから、カメラのフラッシュを機能させる、または重要な役割を果たすコンデンサまで ACからDCへの変換に必要な整流器では、コンデンサの幅広い用途は困難です。 誇張します。 これが、コンデンサのさまざまな配置の静電容量と総静電容量を計算する方法を知っていることが重要である理由です。
コンデンサとは何ですか？
コンデンサは、互いに平行に保持され、空気または絶縁層によって分離された2つ以上の導電性プレートで構成される単純な電気部品です。 2つのプレートは、電源に接続されたときに電荷を蓄積する機能を備えており、一方のプレートは正の電荷を発生し、もう一方のプレートは負の電荷を収集します。
本質的に、コンデンサは小さなバッテリーのようなもので、2つのプレート間に電位差（つまり、電圧）を生成し、誘電（これは多くの材料である可能性がありますが、多くの場合、セラミック、ガラス、パラフィン紙、または雲母です）、電流が1つのプレートから別のプレートに流れるのを防ぎ、それによって蓄積された電荷を維持します。
特定のコンデンサについて、電圧のあるバッテリー（または他の電圧源）に接続されている場合V、電荷を蓄えますQ. この能力は、コンデンサの「静電容量」によってより明確に定義されます。
静電容量とは何ですか？
これを念頭に置いて、静電容量値は、電荷の形でエネルギーを蓄積するコンデンサの能力の尺度です。 物理学と電子工学では、静電容量には記号が付けられていますC、および次のように定義されます。
C = \ frac {Q} {V}
どこQプレートに蓄積された電荷であり、Vそれらに接続されている電圧源の電位差です。 要するに、静電容量は電荷と電圧の比の尺度であるため、静電容量の単位は電荷のクーロン/電位差のボルトです。 より高い静電容量を持つコンデンサは、与えられた量の電圧に対してより多くの電荷を蓄積します。
静電容量の概念は非常に重要であるため、物理学者はそれに「ファラド（英国の物理学者マイケルファラデーの後）、ここで1 F = 1 C / V。 電荷のクーロンに少し似ていますが、ファラッドは非常に大きな静電容量であり、ほとんどのコンデンサ値はピコファラッド（pF = 10）の範囲にあります。−12 F）からマイクロファラッド（μF= 10−6 F）。
直列コンデンサの等価静電容量
直列回路では、すべてのコンポーネントがループの周りの同じパスに配置され、同じように、直列コンデンサが回路の周りの単一のパスに次々に接続されます。 直列の多数のコンデンサの総静電容量は、単一の等価コンデンサからの静電容量として表すことができます。
この式は、前のセクションの静電容量の主な式から導き出すことができ、次のように再配置されます。
V = \ frac {Q} {C}
キルヒホッフの電圧法則では、回路の完全なループの周りの電圧降下の合計は、多くのコンデンサについて、電源からの電圧と等しくなければならないと述べているためn、電圧は次のように追加する必要があります。
V_ {tot} = V_1 + V_2 + V_3 +…V_n
どこVトット は電源からの合計電圧であり、V1, V2, V3 以下同様に、第1コンデンサ、第2コンデンサ、第3コンデンサなどの両端の電圧降下です。 前の式と組み合わせると、次のようになります。
\ frac {Q_ {tot}} {C_ {tot}} = \ frac {Q_1} {C_1} + \ frac {Q_2} {C_2} + \ frac {Q_3} {C_3} +…\ frac {Q_n} {C_n }
下付き文字が以前と同じ意味を持つ場合。 ただし、各コンデンサプレートの電荷（つまり、Q値）は隣接するプレートから取得されるため（つまり、プレート1の片側の正電荷はプレート2の最も近い側の負電荷と一致する必要があります）、次のように記述できます。
Q_ {tot} = Q_1 = Q_2 = Q_3 = Q_n
したがって、料金はキャンセルされ、次のようになります。
\ frac {1} {C_ {tot}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} +…\ frac {1} {C_n}
組み合わせの静電容量は単一のコンデンサの等価静電容量に等しいので、これは次のように書くことができます。
\ frac {1} {C_ {eq}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} +…\ frac {1} {C_n}
任意の数のコンデンサ用n.
シリーズコンデンサ：実施例
直列コンデンサの列の総静電容量（または等価静電容量）を見つけるには、上記の式を適用するだけです。 3μF、8μF、および4μFの値を持つ3つのコンデンサ（つまり、マイクロファラッド）の場合、次の式を適用します。n = 3:
\ begin {aligned} \ frac {1} {C_ {eq}}＆= \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} \\＆= \ frac {1} {3×10 ^ {− 6} \ text {F}} + \ frac {1} {8×10 ^ {-6} \ text {F}} + \ frac {1} {4×10-6 \ text {F}} \\＆= 708333.333 \ text {F} ^ {-1} \ end {aligned}
など：
\ begin {aligned} C_ {eq}＆= \ frac {1} {708333.333 \ text {F} ^ {-1}} \\＆= 1.41×10 ^ {-6} \ text {F} \\＆= 1.41 \ text {μF} \ end {aligned}
並列コンデンサの等価静電容量
並列コンデンサの場合、同様の結果はQ = VCから導き出されます。これは、並列に接続されたすべてのコンデンサ（または 並列回路）は同じであり、単一の等価コンデンサの電荷が並列の個々のコンデンサすべての合計電荷になるという事実 組み合わせ。 その結果、総静電容量または等価静電容量の式が簡単になります。
C_ {eq} = C_1 + C_2 + C_3 +…C_n
ここでも、nはコンデンサの総数です。
前の例と同じ3つのコンデンサの場合、今回は並列に接続されていることを除いて、等価静電容量の計算は次のようになります。
\ begin {aligned} C_ {eq}＆= C_1 + C_2 + C_3 +…C_n \\＆= 3×10 ^ {-6} \ text {F} + 8×10 ^ {-6} \ text {F} + 4×10 ^ {− 6} \ text {F} \\＆= 1.5×10 ^ {− 5} \ text {F} \\＆= 15 \ text {μF} \ end {aligned}
コンデンサの組み合わせ：問題1
直列に配置され、並列に配置されたコンデンサの組み合わせの等価静電容量を見つけるには、これら2つの式を順番に適用するだけです。 たとえば、コンデンサと2つのコンデンサが直列に接続された組み合わせを想像してみてください。C1 = 3 × 10−3 FとC2 = 1 × 10−3 F、およびと並列の別のコンデンサC3 = 8 × 10−3 F。
まず、2つのコンデンサを直列に接続します。
\ begin {aligned} \ frac {1} {C_ {eq}}＆= \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} \\＆= \ frac {1} {3×10 ^ { −3} \ text {F}} + \ frac {1} {1×10 ^ {− 3} \ text {F}} \\＆= 1333.33 \ text {F} ^ {-1} \ end {aligned}
そう：
\ begin {aligned} C_ {eq}＆= \ frac {1} {1333.33 \ text {F} ^ {-1}} \\＆= 7.5×10 ^ {− 4} \ text {F} \ end {aligned }
これは直列部分の単一の等価コンデンサであるため、これを単一として扱うことができます 並列コンデンサの式を使用して、回路の総静電容量を見つけるためのコンデンサと の値C3:
\ begin {aligned} C_ {tot}＆= C_ {eq} + C_3 \\＆= 7.5×10 ^ {− 4} \ text {F} + 8×10 ^ {− 3} \ text {F} \\ ＆= 8.75×10 ^ {− 3} \ text {F} \ end {aligned}
コンデンサの組み合わせ：問題2
コンデンサの別の組み合わせの場合、並列接続の3つ（の値はC1 =3μF、C2 =8μFおよびC3 =12μF）および直列接続のあるもの（C4 =20μF）：
アプローチは基本的に前の例と同じですが、最初に並列コンデンサを処理する点が異なります。 そう：
\ begin {aligned} C_ {eq}＆= C_1 + C_2 + C_3 \\＆= 3 \ text {μF} + 8 \ text {μF} + \ text {12μF} \\＆= 23 \ text {μF} \ end {aligned}
さて、これらを単一のコンデンサとして扱い、C4、総静電容量は次のとおりです。
\ begin {aligned} \ frac {1} {C_ {tot}}＆= \ frac {1} {C_ {eq}} + \ frac {1} {C_4} \\＆= \ frac {1} {23 \ text {μF}} + \ frac {1} {20 \ text {μF}} \\＆= 0.09348 \ text {μF} ^ {-1} \ end {aligned}
そう：
\ begin {aligned} C_ {tot}＆= \ frac {1} {0.09348 \ text {μF} ^ {-1}} \\＆= 10.7 \ text {μF} \ end {aligned}
個々の静電容量はすべてマイクロファラッドであるため、計算全体で次のことができることに注意してください。 ファイナルを引用するときに覚えている限り、変換せずにマイクロファラッドで完了する 答え！
