誘電体を持つコンデンサ
コンデンサは電荷を蓄えることができる装置で、通常は互いに近接して配置されたが接触しない二つの導体（通常は板やシート）から構成されます。基本的に、コンデンサは絶縁体によって分離された二つの金属板から成り立っています。この絶縁体は誘電体と呼ばれ、例えばポリスチレン、油、空気などがあります。コンデンサは、現代の電子および電気回路やデバイスにおいて、最も使用され、有用な電子部品の一つです。その容量は、二つの導体のサイズ、形状、相対的な位置、およびそれらを分離する材料にのみ依存します。
コンデンサの基本
単純なコンデンサは、面積がAで、小さな距離dで分離された一対の平行板から構成されます。しばしば、二つの板は、プラスチック、紙、またはその他の絶縁体で分離された円筒形に巻かれます。回路図では、コンデンサはこれらの記号のいずれかで表されます。
コンデンサの種類
コンデンサは基本的に三つのグループに分けられます。固定コンデンサは、製造プロセス中に値が固定され、後から変更できないものです。固定コンデンサはさらに、電解コンデンサと非電解コンデンサの二つに分類されます。偏極コンデンサは、特定の正と負の極性を持つもので、回路に使用する際は、常に完璧な極性で接続されるように注意が必要です。可変コンデンサは、可変容量を持ち、通常は回路の校正中にのみ調整されるトリマーとして、または電子機器の操作中に調整可能なデバイスとして作られています。
誘電体を持つコンデンサの機能
誘電体は多くの用途を持ちますが、最も重要な使用例はコンデンサにおけるものです。多くのコンデンサでは、板の間に紙やプラスチックなどの絶縁材料が挟まれています。このような材料を誘電体と呼び、二つの金属シートを非常に小さな分離距離で実際に接触させることなく保持する機械的な問題を解決します。誘電体を使用することで、コンデンサ板間の最大可能な電位差が増加します。誘電体が挿入されると、容量は次の式で増加します。
C = κeC0 ここで、κeは誘電体定数と呼ばれます。
誘電体を使用すると、コンデンサがより多くの電荷とエネルギーを蓄えることができるようになります。全ての誘電材料には、κe > 1であることが実験により示されています。各誘電材料には、特有の誘電体強度があり、これは電荷が流れ始める前に耐えることができる電場の最大値です。
