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更新2022/06/24

コンデンサー

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基本素子の中でも、コイルと同じく分かりにくい部品の一つがコンデンサです。
キャパシターとも言われます。

回路記号と単位

コンデンサーの回路記号
コンデンサの単位は、F(ファラッド)です。
Fでは電子回路に使うには大きすぎるので、普通はμ(マイクロ:10の-6乗)やp(ピコ:10の-12乗)のものをよく使います。

電気を貯めて放出する性質

コンデンサの回路
コンデンサの場合は、その挙動はコイルと逆です。
直流電圧を加えた瞬間は、大きな電流が流れ、電気を貯めるに従い電流は減少していきます。
そのまま放置しておくと電流は流れなくなります。
この場合の回路方程式は以下のようになります。
 E=R・i+1/C・∫i・dt

コンデンサに流れる電流iは、SWオン直後はE/R の電流が流れ、時間とともに電流が減少して最終的には電流はゼロになります。
SWオン直後はコンデンサの両端電圧Eoはゼロですが、時間とともに電圧が上昇し最終的には印加電圧Eに等しくなります。

電流変数を表すアイ「i」「I」。
ここまで、何気なく使ってきましたが、なぜ「I」なのでしょうか。
電流であれば、Currentの「C」では?と思いませんでしたか?
記号なので何でもいいのですが、電気業界では電流の変数は「i」「I」で統一されています。
実は、Intensity Currentの頭文字の「i」「I」なんですね。

容量値

抵抗器と同じく、E系列と呼ばれる「等比数列」で容量値の規格が定められています。
このため、「4.7μF」など中途半端な数値となっています。
一般的には E6までが使われます。

公差(精度)

抵抗器と比べると、全般的に公差が大きい傾向にあり、±5%~±20%が一般的です。
また、材料による公差の違いも大きく、電解コンデンサーと呼ばれるタイプの公差は、他の材料に比べて大きくなる傾向にあります。

定格電圧

コンデンサーは電気を貯めるため、耐えられる電圧が重要になります。
材料の違いや物理的な大きさによって、電圧に大きな違いがあります。
フィルムコンデンサーなどは数百V、小型の電解コンデンサーは数十Vです。

形状

様々な種類がありますが、他の部品と同じく、大きく分けてリードタイプと表面実装(チップ)タイプの2種類があります。

材料

コンデンサの構造は、対向する電極間に絶縁物質を挟むという構造です。
よって、挟む材料次第で色々な特性を作ることができます。
例として、フィルム、セラミック、マイカ、電解などあります。
それぞれの材質には得意な分野があり、電子回路で要求される条件に合わせて選択していきます。
例えば、電解コンデンサは低周波数・大容量を要求される電源回路の平滑回路部品としてよく利用されます。

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電子回路とファームウェア専門の元エンジニアが、初心者の頃の疑問や勉強・経験で知った「そうだったのか」を2009年から書いています。

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