コンデンサは、デジタルとアナログの両方の電気回路で重要なコンポーネントです。信号のフィルタリングを可能にし、基本的なメモリ コンポーネントとして機能します。
コンデンサは、エネルギーを保持する帯電した要素です。磁場にエネルギーを蓄えるコイルは、インダクタとして知られています。
コンデンサー
コンデンサは、電界に電気エネルギーを蓄えるデバイスです。これは 2 端子の受動電気部品です。
コンデンサの働きを「静電容量」と呼びます。回路内の近接する 2 つの導電体間にはある程度の静電容量がありますが、コンデンサは、回路の静電容量を増加させるために使用されるコンポーネントです。コンデンサは、もともとコンデンサとして知られていました。コンデンサ マイクとも呼ばれるコンデンサ マイクは、注目すべき例外の 1 つです。この名前とその同族語は、今でも多くの言語で広く使用されていますが、英語ではほとんど使用されていません.
インダクタ
電流が流れると、コイル、チョーク、またはリアクトルとも呼ばれるインダクタがエネルギーを磁場に蓄えます。インダクタは、絶縁ワイヤのコイルでできています。
ファラデーの誘導の法則に従って、コイルを流れる電流 (e.m.f.) (電圧) が導体内で変化すると、時変磁場によって起電力が発生します。レンツの法則によれば、誘導された電圧は、電圧を発生させた電流シフトとは反対の極性 (方向) を持ちます。その結果、インダクタはそれらを流れるすべての電流変動に抵抗します。
インダクタとコンデンサの記号
図:コンデンサとインダクタの記号
インピーダンスとリアクタンス
DC 回路内の要素の抵抗のみを使用して記述できます。直流回路では、コンデンサの抵抗は開放接続（無限抵抗）として扱われますが、インダクタの抵抗は短絡接続（ゼロ抵抗）として扱われます。言い換えれば、理想的なDC回路では、コンデンサやインダクタを利用することはコンポーネントの無駄になります.それにもかかわらず、それらは理想的な一定の電圧と電流で決して機能しないため、実用的な回路で採用されています.
定電圧回路とは対照的に、AC 回路内の要素のインピーダンスは、AC 電圧が印加されたときに電流の流れに抵抗する程度の尺度です。これは基本的に、周波数ドメインでの電圧対電流比です。インピーダンスは、実部と虚部の 2 つの部分からなる複素数です。
Z=R+jX
複素インピーダンスは文字 Z で表されます。抵抗は実部 R で表され、リアクタンスは虚部 X で表されます。リアクタンスは正または負のいずれかになりますが、抵抗は常に正です。 .回路では、抵抗は熱として電力を失いますが、リアクタンスは電場または磁場としてエネルギーを蓄えます。
コンデンサのインピーダンス
コンデンサは、回路に静電容量を追加する電子部品です。それらは、電気エネルギーを電界の形で短時間保存するために使用されます。この定義は理論的には有効ですが、愛好家やほとんどのエンジニアにとってはほとんど意味がありません。時間領域では、コンデンサは電流と比較して電圧を 90 度遅らせるために使用されていると言う方がおそらくより正確です。
コンデンサのインピーダンスについては、複素数を使用してこの事実を表すために次の式が使用されます:
Zc=-jωC
ここで、Zc はコンデンサのインピーダンス、 は角周波数 (=2f で与えられ、f は信号の周波数)、C はコンデンサの静電容量です。この式だけでも多くの事実が明らかになります:
理想的なコンデンサの抵抗はゼロです。
すべての周波数と静電容量の値について、理想的なコンデンサのリアクタンス、つまりそのインピーダンスは負です。
コンデンサの実効インピーダンス (絶対値) はその周波数に比例し、完全なコンデンサでは常に周波数と共に減少します。
インダクタのインピーダンス
一方、インダクタは、回路にインダクタンスを追加するコンポーネントです。それらは、電気エネルギーを磁場の形で短時間保存するために使用されます。インダクタは、電圧と比較して時間領域で電流を 90 度遅らせるために使用されます。
インダクタのインピーダンスは、次の式を使用して計算されます:
ZL=jωL
ここで、ZL はインダクタのインピーダンス、 は角周波数、L はインダクタのインダクタンスです。この式から、多くの推論を導き出すことができます:
完全なインダクタの抵抗はゼロです。
すべての周波数とインダクタンス値について、理想的なインダクタのリアクタンス、したがってそのインピーダンスは正です。
インダクタの実効インピーダンス (絶対値) はその周波数に比例し、理想的なインダクタの場合、常に周波数とともに上昇します。
コンデンサの用途
どの電気機器でも、コンデンサは一般的なコンポーネントです。コンデンサを含まない回路基板はあまりありません。セラミック、電解、タンタル、ポリエステル、およびその他の誘電体材料を使用して、それらを構築しています。
セラミック コンデンサは、一般に集積回路の電源ピン (IC) のデカップリングまたはバイパスに使用されます。また、漂遊 RF 波が電圧供給に干渉するのを防ぎます。
電解コンデンサは、高い電力消費が必要な回路やパワー エレクトロニクスで使用されます。
タンタル コンデンサ:タンタルを使用しているため、これらのコンデンサはより小さなボックスにパッケージ化されているにもかかわらず、より高い静電容量値を持つことができます。また、動作の一貫性が向上し、漏れ電流が減少します。
インダクタの応用
インダクタは、最も基本的な受動部品の 1 つとして、さまざまなアプリケーションで利用されています。
フィルタ:インダクタは、アナログ回路や信号内処理用のフィルタを構築するために、コンデンサや抵抗と組み合わせて頻繁に使用されます。単独で使用すると、インダクタはローパス フィルタとして動作します。コンデンサ、インダクタ、および抵抗器を一緒に使用すると、さまざまなアプリケーションで使用できる複雑なフィルタが作成されます。
モーター:インダクターはその場で固定されており、近くの磁場で移動したり位置合わせしたりすることはできません。電気エネルギーは、誘導電動機によって機械エネルギーに変換されます。交流電流の磁場は、モーターのシャフトの回転を助けます。
Transformers は有名なアプリケーションです。変圧器は、同じ磁路を共有するインダクタで構成されています。
インダクタはエネルギー貯蔵の一種として利用できます。コンデンサとは異なり、エネルギーを長時間保持しません。エネルギーはインダクタに磁場の形で蓄えられますが、電源がない場合、これは失敗します。
結論
コンデンサは、電界によって分離された非導電性ゾーンによって分離された 2 つの平行な導体プレート間に電気エネルギー (電荷) を一時的に保存するために使用される電気回路要素です。インダクタは、コンデンサや抵抗とともに、電子回路を構成する 3 つの受動線形回路要素の 1 つです。インダクタは、交流 (AC) 電子機器、特に無線機器で一般的です。
