コンデンサ


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コンデンサにおける各種要素

  • コンデンサの構造
    • 平行板コンデンサ:金属板間への絶縁体の介在素子

  • 平行板コンデンサにおける電気的特性
    • 静電容量換算
      C=\frac{Q}{V}[F]
    • 電束密度換算
      D=\frac{Q}{A}[C/m^{2}]
    • 電界強度換算
      • l[m]:金属板間隔
        E=\frac{V}{l}[V/m]
    • 電荷換算
      D=\frac{Q}{A}=\epsilon E=\epsilon \frac{V}{l}
      Q=\epsilon\frac{A}{l}V[C]
    • 静電容量/電荷換算
      C=\frac{Q}{V}=\frac{\epsilon\frac{A}{l}V}{V}=\epsilon\frac{A}{l}[F]

  • 比誘電率:絶縁体/真空誘電率比
    • ε r :比誘電率
      \epsilon_{r}=\frac{\epsilon}{\epsilon_{0}}


コンデンサ相互の接続

  • コンデンサの並列接続における合成静電容量
    • Q k [C]:電荷
    • C k [F]:静電容量
    • V[V]:印加電圧
      Q=Q_{1}+Q_{2}=C_{1}V+C_{2}V
      C_{sum}=C_{1}+C_{2}=\frac{Q}{V}[F]

  • コンデンサの直列接続における合成静電容量
    • V k [V]:印加電圧
      V=V_{1}+V_{2}=\frac{Q}{C_{1}}+\frac{Q}{C_{2}}=Q\left(\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{2}}\right)
      C_{sum}=\frac{1}{\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{2}}}=\frac{Q}{V}[F]

  • コンデンサの充放電
    • 充電:コンデンサにおける電荷の蓄積

  • コンデンサの種類
    • 固定コンデンサ
      • 一般コンデンサ
        • セラミックコンデンサ
        • フィルムコンデンサ
        • 紙コンデンサ
      • 電解コンデンサ
        • アルミニウムコンデンサ
        • タンタル電界コンデンサ
    • 可変コンデンサ

  • コンデンサにおける静電容量表示
    • 最下位1桁に対し10の累乗として換算
    • p[F]換算

  • コンデンサにおける蓄積エネルギー
    • W[J]:コンデンサにおける総蓄積エネルギー
      W=\int_{0}^{V}Q\cdot dv=C\int_{0}^{V}V\cdot dv=\frac{1}{2}CV^{2}[J]

  • コンデンサ絶縁体における単位体積毎の蓄積エネルギー--ω[J/?]:単位体積毎の蓄積エネルギー
    W=\frac{1}{2}VQ=\frac{1}{2}ElDA=\frac{1}{2}\epsilon E^{2}lA
    \left(E=\frac{V}{l},D=\frac{Q}{A},D=\epsilon E\right)
    E^{2}=\frac{D^{2}}{\epsilon}[J/m^{3}]

  • 誘電損
    • 誘電体における印加電圧/方向の周期的変化に対する損失
    • 電界強度/電束密度相互に対しヒステリシス曲線を形成--誘電加熱:誘電損に伴う誘引熱に因る加熱

  • 圧電体
    • 後述電圧効果の誘引物質

  • 圧電効果
    • 圧電体への歪の付加に対し電荷を誘引
    • 圧電体の電界内への配置に対し歪を誘引

  • 静電吸引力
    • 電極板への電圧印加における電極板間の吸引力