コンデンサ対抵抗

コンデンサは抵抗と同じ 抵抗器は電圧降下に正比例した電子の流れを可能にするのに対し、コンデンサは新しい電圧レベルに充電または放電するときに電流を引き出

コンデンサを通る電子の流れは、コンデンサを横切る電圧の変化率に正比例します。

コンデンサを通る電子の流れは、コンデンサを通る電 電圧変化に対するこの反対は、リアクタンスの別の形態であるが、インダクタによって示される種類とは正反対である。

コンデンサ回路特性

数学的に表現され、コンデンサとコンデンサ全体の電圧変化率の電流”スルー”との関係は次のようになります。

式de/dtは微積分学からのものであり、時間の経過とともに瞬時電圧（e）の変化率を意味します。 静電容量（C）はファラド単位であり、瞬時電流（i）はもちろんアンペア単位です。

時には、時間の経過とともに瞬間的な電圧変化の速度がde/dtではなくdv/dtとして表されることがあります：小文字の”v”または”e”を使用して電圧を表 交流で何が起こるかを示すために、単純なコンデンサ回路を分析してみましょう：

純粋な容量性回路: コンデンサ電圧はコンデンサ電流より90°遅れます

この非常に単純な回路の電流と電圧をプロットすると、次のようになります。

純粋な容量性回路波形。覚えておいてください、コンデンサを流れる電流は、それを横切る電圧の変化に対する反応です。

コンデンサを流れる電流は、コンデンサを流れる電

したがって、瞬時電圧がピーク（電圧正弦波上のゼロ変化、またはレベルスロープ）にあるときはいつでも瞬時電流はゼロであり、瞬時電圧が最大変化（電圧波上の最も急勾配の点、ゼロラインと交差する）にあるときはいつでも瞬時電流はピークにある。これにより、電流波と位相が-90°ずれた電圧波が発生します。

これにより、電流波と位相が-90°ずれた電圧波が発生します。

グラフを見ると、電流波は電圧波に「ヘッドスタート」を持っているようです。

純粋な容量性回路では、電圧は電流より90°遅れます。

ご想像のとおり、単純なインダクタ回路で見たのと同じ異常な電力波が単純なコンデンサ回路にも存在します。

単純なインダクタ回路と同様に、電圧と電流の間の90度の位相シフトは、正と負の間で均等に交互になる電力波をもたらします。 これは、コンデンサが電圧の変化に反応するときに電力を消費しないことを意味します。

コンデンサのリアクタンス

コンデンサの電圧変化に対する反対は、一般に交流電圧に対する反対に変換されます。

与えられた周波数における任意の大きさのAC電圧に対して、与えられた大きさのコンデンサは、一定の大きさのAC電流を「伝導」する。

抵抗を流れる電流が抵抗の両端の電圧と抵抗によって提供される抵抗の関数であるのと同じように、コンデンサを流れるAC電流は、その両端のAC電圧とコンデンサによって提供されるリアクタンスの関数です。

インダクタと同様に、コンデンサのリアクタンスはオームで表され、文字X（またはより具体的にはXC）で象徴されます。

コンデンサは電圧変化の速度に比例して電流を”伝導”するので、より速く変化する電圧のためにはより多くの電流を通過し（より短い時間で同じ電圧ピークに充放電するため）、より遅い変化する電圧のためにはより少ない電流を通過する。

これが意味することは、任意のコンデンサのオーム単位のリアクタンスは交流電流の周波数に反比例するということです。

100uFコンデンサのリアクタンス:

周波数(ヘルツ) リアクタンス(オーム) 60 26.5258 120 13.2629 2500 0.6366

周波数に対する容量性リアクタンスの関係は、誘導性リアクタンスの関係と正

容量性リアクタンス(オーム単位)は、AC周波数の増加とともに減少します。 逆に，誘導性リアクタンス（オーム単位）は交流周波数の増加とともに増加する。 インダクタはより大きな電圧降下を発生させることによってより速い変化する電流に対抗し、コンデンサはより大きな電流を許容することによってより速い変化する電圧降下に対抗します。

インダクタと同様に、リアクタンス方程式の2nf項は、AC回路の角速度と呼ばれる小文字のギリシャ文字Ω(ω)に置き換えることができます。 したがって、式XC=1/(2π fC)は、ωを毎秒ラジアンの単位でキャストして、XC=1/(wC)と書くこともできます。

単純な容量性回路の交流電流は、単純な抵抗回路の交流電流または直流電流が電圧（ボルト）を抵抗（オーム）で割ったものと同じように、電圧（ボルト）を容量性リアクタンス（オーム）で割ったものと等しい。 次の回路は、この数学的関係を例によって示しています。

容量性リアクタンス。しかし、ここでは電圧と電流が同相ではないことに注意する必要があります。 先に示したように、電流は電圧に対して+90°の位相シフトを有する。 これらの電圧と電流の位相角を数学的に表すと、コンデンサの電流に対する反応性反対の位相角を計算することができます。

電圧はコンデンサの電流を90°遅れます。数学的には、コンデンサの電流に対する反対の位相角は-90°であり、コンデンサの電流に対する反対は負の虚数量であることを意味します。

（上記の図を参照してください。）この電流に対する反応抵抗の位相角は、特にリアクタンスと抵抗が相互作用する複雑なAC回路の回路解析において非常に重要になります。

抵抗とリアクタンスのスカラー量だけでなく、複素数の観点から電流に対する任意の成分の反対を表すことが有益であることが証明されます。

レビュー

:

• 容量性リアクタンスは、コンデンサがその位相シフトされた蓄積とその電場におけるエネルギーの放出のために交流電流に提供する反対である。 リアクタンスは大文字の”X”で象徴され、抵抗（R）と同じようにオームで測定されます。
• 容量性リアクタンスは次の式を使用して計算できます。XC=1/(2nfc)
• 容量性リアクタンスは周波数の増加とともに減少します。 換言すれば、周波数が高いほど、AC電流に反対する（より多くの”伝導”する）ことは少なくなります。

関連するワークシート:

• コンデンサワークシート