電気回路の多くのコンポーネントは、安定した電流の流れを担っています。コンデンサは電気回路の重要な部分の 1 つで、電流を保持し、回路内の電荷のバランスをとるために蓄えます。このコンポーネントは、電気エネルギーを電荷として保存し、電気プレート間に電位差または静電圧を生成します。コンデンサは、特定の距離にある 2 つの導電体を持つ 2 端子デバイスです。コンデンサ間に電荷を蓄える能力が静電容量です。
コンデンサの用途は?
コンデンサには、信号処理デバイス、フィルター、エンジン スターター、エネルギー貯蔵システムなど、さまざまな用途があります。それらは、電気分野と電子分野の両方で使用されています。
- コンデンサの主な機能は、電気エネルギーを蓄えることです。したがって、一時的な電力不足の場合など、追加の電力が必要な場合はいつでもコンデンサを使用できます。
- コンデンサはセンサーとしても使用できます。機械的歪み、湿度、および燃料レベルの測定は、コンデンサが広く使用されているアプリケーションの一部です。
- タイミング コンデンサは、ラウドスピーカー システムまたは LED で使用され、それぞれ定期的なビープ音または点滅ライトを発生させます。ここで、コンデンサは時間依存回路で使用されます。
さまざまな組み合わせのコンデンサ
多くの場合、複数のコンデンサをいくつかの異なる組み合わせで接続して、さまざまなレベルの静電容量を取得します。これらの複雑なコンデンサの組み合わせは、2 つの基本的なカテゴリに分類できます。
- シリーズの組み合わせ
- パラレルコンビネーション
直列および並列の組み合わせでのコンデンサの総静電容量は、それらの接続方法だけでなく、個々のコンデンサにも依存します。
この記事では、直列コンデンサとその機能について説明します。
直列コンデンサ:
さまざまなアプリケーションで、さまざまな組み合わせで接続された複数のコンデンサがさまざまな要件に対応します。これらの複数の接続されたコンデンサは、接続方法によって出力が異なる単一のコンデンサとして機能します。この組み合わせの総静電容量も、個々のコンデンサの性能に基づいています。
コンデンサが直列に接続されている場合、結果として得られる静電容量は、各コンデンサ プレート間のスペースの合計に等しくなります。
このタイプの組み合わせでは、総静電容量は直列コンデンサの個々の静電容量よりも小さくなります。
1 つ、2 つ、または複数のコンデンサを直列に接続できます。しかし、全体的な影響は、各コンデンサのプレート間の合計間隔を持つ単一のコンデンサまたは同等のものです。直列に組み合わせたコンデンサの静電容量は、プレートの間隔が大きくなると減少しますが、他のすべての要因は変化しません。
直列組み合わせのコンデンサの分析:
多くの場合、複数のコンデンサを直列に接続して機能ブロックを作成する必要があります。
この機能ブロックは、電圧源に接続されています。機能ブロック内の各コンデンサには、同じ量の電荷が蓄えられます。これは、総電荷量がすべてのコンデンサに均等に分配されることを意味します。これらのコンデンサのそれぞれは、容量が異なる場合があることに注意してください。 Q を機能ブロックの総電荷量とすると、各コンデンサの電荷量は
ここで、個々のコンデンサの電荷が相互に同じまたは等しい理由と、直列に接続された個々のコンデンサの電荷が完全な機能ブロックの総電荷と等しい理由を説明しましょう。
直列のコンデンサが特定の時間に充電されていないと仮定しましょう。次に、機能ブロックに電圧を印加すると、個々のコンデンサすべてを流れる電流は同じになります。この電流の流れにより、電荷シフトが発生します。
電荷キャリアまたは電子は、個々のコンデンサの 1 つのプレートから次のプレートに輸送されます。これは、コンデンサに蓄えられた電荷が、隣接するコンデンサのプレートから発生したに違いないことを意味します。電子はすべてのコンデンサを通過したに違いないため、直列の個々のコンデンサの電荷は等しくなります。
直列コンデンサの式
回路内で 3 つのコンデンサが電圧源 V と直列に接続されているとします。ここでは、反対の電荷が回路を流れ、コンデンサのプレートに蓄えられます。これらの電荷は同じ大きさです。全体的な効果は、プレートの分離が各コンデンサよりも大きい単一のコンデンサの効果です。
直列コンデンサの応用
直列コンデンサの顕著な用途またはアプリケーションには、次のものがあります。
- 高動作電圧:直列接続のコンデンサは、増加した電圧レベルに対処するのに役立ちます。たとえば、定格 1kV のコンデンサで 5 kV の電源をフィルタリングするには、コンデンサを直列に組み合わせて使用します。電圧は直列接続の各コンデンサに均等に分配され、最高定格を超えません。
- 容量性分圧器:分圧器は、印加された電圧を特定の比率で複数の電圧出力に分割するデバイスです。分圧器を設計するには、コンデンサと抵抗が必要です。コンデンサを直列に組み合わせて使用する場合、各コンデンサにかかる電圧は異なります。容量値に依存します。
結論
コンデンサは、すべての中央競技試験シラバスに含まれる重要なトピックです。したがって、役員試験または国家レベルの試験を受ける候補者は、直列および並列のコンデンサに関する知識を磨く必要があります。
この記事では、主に機能、アプリケーション、および直列コンデンサの式の導出に焦点を当てています。
