コンデンサー

I

プロローグ

コンデンサーという用語はさまざまな分野でつかわれるが、電気では、キャパシター、静電コンデンサー、蓄電器などともよばれ、電荷を蓄積するための素子をいう。

II

静電容量とコンデンサー

もっとも単純な構造としては、誘電体という絶縁性の層を間にはさんで、2つの金属板を平行においている。一方の金属板が、直流の電源か静電気によって帯電しているとき、むきあう金属板は、その反対の電荷をもっている。すなわち、一方の荷電がプラスならば、向かいのものはマイナスに帯電する。

コンデンサーの電気的な値は、静電容量(キャパシタンス)とよばれる。コンデンサーは、誘電体の種類や、むきあう金属板の表面積によってキャパシタンスが変化する。

III

コンデンサーの動作

直流電圧をくわえたときは、充電されるまでは電流がながれるが、完全に充電されるとながれない。交流電圧では、片方の電極の極性が常に変化しているので、見かけ上は電気がながれているようになる。電気回路にながれこむ直流成分を阻止したいときは、この性質を有効に活用する。

コンデンサーに蓄積される電荷Qは、電圧をVとすると、Q=CV(クーロン)であり、静電容量Cは、1V(ボルト)の電圧をくわえたときに1クーロンの電荷を蓄積できるとき、1ファラッドといい、単位記号としてFをつかう。一般の電気回路では、1Fは巨大なものなので、µF(マイクロファラッド：100万分の1F)、nF(ナノファラッド：10億分の1F)、またはpF(ピコファラッド：1兆分の1F)がつかわれる。交流回路に挿入されたコンデンサーに、正弦波電圧をくわえたときのインピーダンスZは、Z=1/ωCとなる。ここで、ωは、ラジアンでしめされる角速度で、周波数fで表現すると、ω=2pfで、位相が90°すすんでいる。

IV

素子としてのコンデンサー

回路部品としては、容量が固定しているものと、容量を変化させられる可変コンデンサーとがある。平面の金属板をむきあわせると、大きなものになるので、ふつうは、うすい金属箔(はく)の間に誘電体をはさんで巻いて成形する。

コイルや電気抵抗とくみあわせて、無線の共振回路を構成したり、特定の周波数を選択するフィルターとしてつかわれる。写真のストロボなどで、静電荷をたくわえて高電圧をたくわえる。また、大容量のコンデンサーは、電力系統で、回路がより多くの電力をつたえられるようにする。90°位相がすすむことを利用して400W程度の出力をもつ小型の誘導電動機の補助巻線にもつかう。→ 発電・送配電