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  • 2019/06/27

【図解】コンデンサとは何か?電荷をどのような仕組みでためるのか

電機の仕組み基礎用語解説

コンデンサとは、電荷を蓄える部品で、キャパシタとも呼ばれます。蓄えることのできる電荷の大きさを静電容量と呼び、F(ファラド)という単位で表します。本記事ではコンデンサを理解するため、静電容量の表し方や電解コンデンサの充放電の仕組みについて解説します。

小峯 龍男

小峯 龍男

1953年生まれ。東京電機大学工学部機械工学科卒。東京電機大学高等学校教諭。ロボット工作・電子工作教室を主宰している(本データは『はじめる!楽しい電子工作 カラー図解を見ながらつくれる!電気のしくみもよくわかる!』の書籍が刊行された当時に掲載されていたものです)

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電気をためる小さな部品、コンデンサ。どのような仕組みなのか?
(Photo/Getty Images)

静電容量の表し方

 コンデンサは、電荷を蓄える部品で、キャパシタとも呼ばれます。蓄えることのできる電荷の大きさを静電容量と呼び、F(ファラド)という単位で表します。電子回路で使用するコンデンサの静電容量は大変小さいので、1/106FをμF(マイクロファラド)、さらに1/106μFをpF(ピコファラド)と表します(図1)。

 セラミックコンデンサのような静電容量の小さなコンデンサは極性をもたず、外形の小さなコンデンサでは、静電容量をpF単位でコード化した数値で表します。

 静電容量の大きな電解コンデンサは極性をもち、外形が大きくなるので、コンデンサ本体に静電容量の値を直接表示しています。リード線の極性は、マイナス側端子をマークで明記し、新品の部品ではリード線を短くして識別します。

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小さな静電容量は、次の接頭語で表す
1μF=10-6F   1pF=10-6μF=10-12F

電解コンデンサの充放電の仕組み

 コンデンサが電荷を蓄える機能を利用して、回路の中で電源と並列に電解コンデンサを接続すると、電源電圧に変動があった場合、電圧の変化を安定させる効果をもちます(図2)。

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電源と並列に接続した電解コンデンサは、電源と同じ電圧になるので、電源電圧の変化を安定させることができる。

コンデンサに通電した瞬間、コンデンサに電流が流れ、充電される。コンデンサ電圧が飽和すると電流が止まる。電源を切ると、コンデンサから負荷に電流が流れて放電する

 電解コンデンサに電荷が満たされていないときに電源電圧を与えると、コンデンサに電流が流れて電荷が蓄えられ、コンデンサが充電されます。

 コンデンサに電荷が蓄えられると、両端の電圧が高くなって電流が減少し、コンデンサ電圧が電源電圧と等しくなります。電圧の増加が飽和して電荷が静電容量を満たすと、電流が流れなくなります。

 ここで電源電圧が断たれると、コンデンサに蓄えられた電荷がコンデンサに流れ込む電流と逆の向きに回路へ流れだし、放電が始まります。放電と同時にコンデンサの電圧は低下し、電荷が放出されるとコンデンサの電圧はゼロになって、放電が終了します。

※本記事は『はじめる!楽しい電子工作 カラー図解を見ながらつくれる!電気のしくみもよくわかる!』の内容を一部再構成したものです。

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