コンデンサ
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すべて見る(17)コンデンサとは
コンデンサ（英語：Capacitor）とは、電気を蓄えたり放出したりすることができる電子部品です。
絶縁体を向かい合う二枚の金属板で挟み込んだ構造をしており、電圧をかけると電荷の移動が起こりますが、二枚の金属板は絶縁体で隔てられているので行き場を失った電荷は金属板に蓄えられます。これによってコンデンサは充電された電池のように機能することができます。
蓄電・放電という点では電池と混同されがちですが、電池は基本的に化学反応を介して電気エネルギーの変換を行っているのに対し、コンデンサはこのような変換の過程なしに電荷を直接蓄えることができるため、極めて高速な充電・放電を繰り返すことができるのが特徴です。
コンデンサは、電源回路に組み込んで充電放電を繰り返すことで、急激な電圧変化をバッファすることで安定した電圧印加を行うことができます。またコンデンサは高周波の交流電流を通過させやすいという特徴があり、これを利用してノイズを除去したり、直流成分をカットしたりとフィルタとしての役割も担っています。
コンデンサの種類
コンデンサには下記のように様々な種類があり、それぞれ異なる特徴を持っています。
セラミックコンデンサ
誘電体にセラミックを使用したコンデンサで熱に強く、周波数特性に優れているのが特徴で、デジタル回路の作製などに適しています。セラミックは主に酸化チタンなどの金属酸化物を使われています。 サイズが小さくて耐熱性に優れていますが、割れやすい欠点もあります。
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電解コンデンサ
アルミニウムを始めとする金属の電解液を使用したコンデンサです。容量が大きいことが特徴で電源回路などに向いています。2枚の金属表面を化学的に反応させて酸化させます。 酸化皮膜は電気を通さないので、これを絶縁体として使用します。 特性として静電容量が大きい特徴がありますが、プラスとマイナスを間違えると発熱するおそれがあります。
フィルムコンデンサ
誘電体としてプラスチックフィルムを用いたコンデンサです。温度変化による静電容量の変動が少なく、高い精度で制御を行うことがでるため、オーディオ機器等に適しています。直流電源の場合は高い絶縁状態と保つが、交流電源では電流を通しインピーダンスが周波数によって変化します。 ノイズ対策として良く用いられます。
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可変コンデンサ
他のコンデンサは、静電容量が固定されていますが、可変コンデンサは、これ一つで様々な容量を実現できます。ラジオなど受信機の同調回路に適しています。つまみを回すことで連続的に容量を変えられるものや複数の容量固定コンデンサをスイッチで切り替えるタイプのものなど様々なものがあります。
コンデンサの性質
乾電池をコンデンサーにつなぐと、プラス極側の金属板の電子は乾電池のプラス極へ移動するので、金属板がプラスに帯電します。 そして金属板間の電圧と乾電池の電圧が同一になったときに電子の移動が止まり、金属板に電荷が蓄えられた状態になります。 このように電荷を蓄えるものをコンデンサーといい、電荷が金属板に蓄えられることを充電と呼びます。
電荷が蓄えられて電子の移動が止まるまでは、一瞬電流が流れます。 つまり直流電源をコンデンサーにつなぐと、最初だけ電流が流れますがあとは流れなくなります。 この状態で乾電池を外すと、金属板には電荷が蓄えられた状態になります。
コンデンサーに蓄えられる電荷を静電容量といい、記号はC、単位にF(ファラド)を用います。 静電容量は金属板の面積と、金属間の誘導体の誘導率に比例します。 そして金属板間の距離に反比例します。
コンデンサと交流
コンデンサーに交流を流すと、充電と放電を繰り返し続けます。直流電源では蓄電を完了すると電流が止まりますが、交流では絶えず電流が流れ続けます。
これは金属板間を電流が通過しているわけではありませんが、見かけ上、電流が流れることになります。そして、電流の向きの変わる速度が速くなるほど（周波数が高いほど）電流が流れやすくなります。
参考文献
https://article.murata.com/ja-jp/article/what-is-capacitor
https://ednjapan.com/edn/articles/1205/23/news067_2.html
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