電験三種にでてくるコンデンサについて、参考書で勉強する前に理解しておくと良いことを解説します。
電験三種は難しい試験ですので、参考書を理解するのも大変です。
参考書でスムーズに勉強が進められる様に、覚えていた方が良いことや理解した方が良いことを解説していきます。
またYouTubeでもコンデンサの基礎について解説をしています。アニメーションで動きをつけて図解していますのでより分かりやすい内容になっています。ぜひこちらもご視聴ください。
覚えたほうが良いこと
- コンデンサの構造
- コンデンサは電荷を貯めるものであること
- コンデンサの静電容量を求める式
- コンデンサにかかる電圧と、コンデンサに貯まる電荷、静電容量の式
コンデンサの構造
コンデンサは下の図の様に2枚の電極(=金属の板)が向かい合って配置された構造をしています。
コンデンサは電荷を貯めるものであること
コンデンサの電極に電圧をかけると、電圧の大きさに応じて電荷が充電されます。
コンデンサはすぐ充電できて、すぐ放電する電池みたいなイメージです。
コンデンサの静電容量を求める式
コンデンサが電荷を貯める能力を静電容量といいます。
静電容量を求める式は$$C=\frac{εS}{d}$$$$C:静電容量[F],ε:電極の間の媒質の誘電率,d:電極の間の距離[m]$$となります。
この式は覚えてしまったほうが楽です。
覚えるコツは、「電極と電極の距離d[m]が広がると静電容量が小さくなる」、「電極の面積が大きくなるほど静電容量は大きくなる＝電荷をたくさん貯められる」と考えることです。
コンデンサにかかる電圧と、コンデンサに貯まる電荷、静電容量の式
コンデンサに貯まる電荷は$$Q=CV$$$$Q:電荷[C],C:コンデンサの静電容量,V:コンデンサにかけた電圧[V]$$で求めることができます。
これも覚えてしまいましょう。
理解したほうが良いこと
- コンデンサに直流電圧をかけても電流は流れないこと
- コンデンサに交流電圧をかければ電流が流れること
- コンデンサを並列につなぐことは、電極の面積が大きくなったと同じ意味なこと
- コンデンサを直列につなぐことは、電極の間の距離が広がったと同じ意味なこと
コンデンサに直流電圧をかけても電流は流れないこと
コンデンサに直流電圧をかけても電流は流れません。
もっと正確に言うと、下の図のように、コンデンサがフルに充電されるまでの間は電流が流れますが、充電しきると電流が流れなくなります。
この理由は、コンデンサの電極と電極の間は導通していないからです。
電流は電荷の流れです。
充電しきると、電荷が動けなくなるため、電流も流れなくなります。
コンデンサに交流電圧をかければ電流が流れること
コンデンサに直流電圧をかけても電流は流れませんが、交流電圧をかけた場合は電流が流れます。
なぜなら交流電圧は正負の向きが変わるので、コンデンサが充放電を繰り返すからです。
充電している間、放電している間は電流が流れます。
コンデンサを並列につなぐことは、電極の面積が大きくなったと同じ意味なこと
コンデンサを並列につないだ時の合成静電容量は、コンデンサが一つしか無いときより大きくなります。
なぜなら並列につなぐと、電極の面積が大きくなったと同じことだからです。
コンデンサを直列につなぐことは、電極の間の距離が広がったと同じ意味なこと
一方、コンデンサを直列につなぐと、合成容量は小さくなります。
なぜなら直列につないだ場合はコンデンサが一個のときより、電極と電極の距離が広がったと同じことになるからです。
おわりに
以上、コンデンサについて解説しました。
本サイトでは電気に関してこのような初学者でも分かりやすい解説を行っています。
またXの方でも電気理論の豆知識や簡単な解説を発信していますので、ぜひフォローをお願いいたします。
コメント