エネルギー研究所ー新たなエネルギーとは

コンデンサは電荷を蓄えます

コンデンサの静電容量は電極の面積、電極間の距離、絶縁体の種類でかわります。

またコンデンサは交流を流します。

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電荷を蓄えるコンデンサ

 

 

電気をためる、すなわち電荷を蓄えるものがコンデンサです。
コンデンサは2枚の導体の板(極板)が、絶縁物(誘電体)の間にはさんで平行に置かれたもので、電荷を蓄える能力のことを静電容量といいます。

コンデンサに直流電流を流すと、一瞬のうちに導体板が電荷を蓄えてしまうので、すぐに電流は流れなくなります。

交流電流を流した場合は、交流は向きが変わりますので電荷は電源とコンデンサ間に行ったり来たりし、結果的に電流が流れているのと同じになります。

つまり、コンデンサは交流だけを流す性質があります。
また、交流回路ではコンデンサ(静電容量)は容量リアクタンスXc〔Ω〕となって、抵抗と同じように電流を妨げる働きをします。

コンデンサに蓄えられるエネルギー

コンデンサに電源をつなぎ電圧を加えると電荷が蓄えられます。これをコンデンサを充電するといいます。

コンデンサが電荷を蓄えるということは、電気エネルギーを蓄えるということです。

上の図で、最初①側にスイッチを入れるとコンデンサが充電され電荷Qがたまります。
次にスイッチを②に切り替えると、コンデンサの放電より、たまっていた電荷が負荷に移動し電流が流れます。
例えば、負荷が豆電球であれば、放電が終わるまでの間豆電球は点灯します。
蓄えられていた電気エネルギーが光のエネルギーに変わったということです。

静電容量C〔F〕に電圧V〔V〕を加えたときに、コンデンサに蓄えられる充電エネルギーW〔J〕は
で与えられます。

 

 

コンデンサの静電容量

静電容量の量記号は Cで表し、単位には〔F〕(ファラド)を用います。

コンデンサ電池を接続して電圧を加えると、極板上に蓄えられる電気量 Qは〔C〕が電圧 V〔V〕の大きさに比例し、次式で表されます。
Q=CV〔C〕   ≪電気量〔C〕=静電容量〔F〕×電圧〔V〕≫
上の式より同じ電圧の場合、静電容量 C〔F〕が大きいほど、たくさんの電荷が蓄えられることが分かります。

 

※ Q=CVより、静電容量 となります。

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コンデンサの充電と放電

コンデンサの充電は、電極の電位差が電池の電圧と等しくなったとき、電荷の移動がなくなり完了します。

充電した状態ではそれぞれの電荷が引き合うため、電池をはずしても充電の状態を保ちます。

充電されたコンデンサに抵抗をつなぐと、マイナスに帯電した電極から蓄えられた自由電子が移動します。

この状態を放電といいます。

コンデンサは電気を一気に放電することができます。

カメラのフラッシュなどもこの原理を利用しています。

 

まとめ

 

大きさと周波数が違う交流、位相が違う交流についてみてきました。

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

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してくださると幸いです◎




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