電子工作入門編(5) コンデンサについて

1.コンデンサの目的

　電子回路に流れる電気を一時的に蓄える事が一番の目的です。
バッテリーのようにたくさん蓄えて装置を動かすというよりは、ちょっと蓄えて必要な時に使って、また蓄えて使うということを繰り返します。
（最近は大容量コンデンサもあり、装置の運転用途で使用されることもあります。)
これにより多少、電流が変化しても回路の安定動作に貢献します。
また、その能力を使用してノイズの除去にも使用されます。
キャパシタとも呼ばれます。

2.コンデンサの作動原理

一般的にコンデンサは平行な板が2枚設置されており、板の隙間に誘電体と呼ばれる物質が満たされています。直流の電圧を流した時、最初のうちは電気が流れますが、次第に板を挟んでプラスとマイナスの電気で引き付けあい、電気が流れなくなります。この状態を充電といいます。
電圧でこのプラスとマイナスをずっと押し続けているイメージです。

この状態で電圧がなくなると電気が流れ始めます。この状態を放電といいます。

交流の場合は、プラスとマイナスが入れ替わるので充電と放電が繰り返されます。そのため平行板には隙間があるので電気は流れないのですが、見かけ上、電気が流れているように見えます。

コンデンサは直流のとき電気を通さない。交流のとき電気を通す。
といえます。

3.コンデンサのスペック

・静電容量
静電容量そのものを示しています。単位はF(ファラドもしくはファラッド)
u(マイクロ)やn（ナノ）やp（ピコ）といった接頭語も使われます。

・耐圧(最大定格)
コンデンサは、電圧で電気を蓄えます。電圧の最大値が規定されており、その範囲内で使用しないと"燃えたり、爆ぜたりします"。単位はV（ボルト）。

・精度
精度は一般的に品名の中に記載されており，±0.5%～20%です。
電子工作ではあまり意識することはありませんが、無線系の工作をするときは重要になりますので、精度があるということは覚えておきましょう。

4.コンデンサの種類

種類がたくさんあるので電子工作でよく使うものを記載します。

大きな種類として平行板コンデンサがよく使用されます
その中でよく使用される細かい種類は以下の通りです

セラミックコンデンサ:ノイズ除去　

アルミ立型電解コンデンサ:電源回路の安定化　極性がある。直流のみ使用可能。

バリアブルコンデンサ(バリコン):静電容量の調整可能なもの　ラジオのチューニング等

5.コンデンサの読み方

　アルミ立型電解コンデンサの場合は書いてある通りです。

写真の場合、静電容量 2200uF 耐圧16Vです。
白い線がありますが、マイナスに接続することを意味しています。
接続を間違えると、燃えたり、爆ぜたりするので気をつけてください。

セラミックコンデンサの場合は書いてある数字を計算する必要があります

104であれば　10×10^4 [pF]  =100000 [pF]= 0.1[uF]
単位は[pF]です。Fではないので注意してください。
セラミッコンデンサにも耐圧がありますが、表示されていないものが多いのでデータシートで確認してください。表示されていないものは一般的に25Vです。また「104」以外に「2E」等の数字が表示されている場合、耐圧を示していますので合わせて確認してください。

6.回路図記号

セラミックコンデンサ
セラミックコンデンサは極性がないので、平行板2枚のみ表示しています。

アルミ電解コンデンサ
極性があるので、極性を示す＋がついています。また斜めに線があるタイプの記号もありますが同じものです。

ここに矢印が付いているものがありますが、４項で説明した調整可能なコンデンサを示しています。

7.コンデンサの直列・並列の計算

直列や並列そのものの説明は抵抗の記事を参照お願いします。

並列は単純に足し算でOKです。

・直列だと以下の通りの計算をします。

また2個直列の時は和分の積が使えます。(抵抗の記事参照)

抵抗とは直列、並列の計算方法が逆になります。

抵抗は面積に反比例し、距離に比例する。
コンデンサは、距離に反比例し、面積に比例する。
という法則があるからです。

8.覚えておくこと

・コンデンサの使用目的
・コンデンサは直流のとき電気を通さない。交流のとき電気を通す。
・コンデンサには最大定格がある。
・コンデンサの耐圧、容量の読み方
・コンデンサの直列接続・並列接続の計算方法。(抵抗とは逆になる)
・コンデンサの回路図記号
・立型電解コンデンサには極性がある。