静電容量に影響を与える要因
生成される静電容量の量を決定するコンデンサ構造の3つの基本的な要因があります。これらの要因はすべて、所定の電界力(2つのプレート間の電圧)に対して発生する電界フラックス(プレート間の電子の相対差)の量に影響を与えることにより、静電容量を決定します。
プレートエリア :他のすべての要因が等しい場合、プレート面積が大きいほど静電容量が大きくなります。プレート面積が小さいほど静電容量が小さくなります。
説明: プレート面積が大きいほど、特定のフィールド力(プレート間の電圧)に対してより多くのフィールドフラックス(プレートに収集された電荷)が発生します。
プレート間隔 :他のすべての要因が等しい場合、プレートの間隔を広げると静電容量が少なくなります。プレート間隔を狭くすると、静電容量が大きくなります。
説明: 間隔を狭くすると、電界力(コンデンサの両端の電圧をプレート間の距離で割った値)が大きくなり、プレートに印加された任意の電圧に対して電界磁束(プレートに収集された電荷)が大きくなります。
誘電体 :他のすべての要因が等しい場合、誘電体の誘電率が大きくなると、静電容量が大きくなります。誘電体の誘電率が低いと、静電容量が少なくなります。
説明: 説明するのは複雑ですが、一部の材料は、与えられた量の場の力に対して場の磁束に対する反対が少なくなります。誘電率が大きい材料は、任意の量の電界力(印加電圧)に対して、より多くの電界磁束(より少ない反対を提供)、したがってより多くの収集電荷を可能にします。
「比誘電率」とは、純粋な真空の誘電率に対する材料の誘電率を意味します。数値が大きいほど、材料の誘電率が高くなります。たとえば、比誘電率が7のガラスは、純粋な真空の7倍の誘電率を持ち、その結果、真空の7倍の電界フラックスを確立できます。他のすべての要素は同じです。以下は、さまざまな一般的な物質の比誘電率(「誘電率」とも呼ばれます)を示した表です。
材料
分離された導体の任意のペアの静電容量の概算は、次の式で求めることができます。
静電容量を決定する物理的要因のいずれかを変化させることにより、コンデンサの値を固定するのではなく、可変にすることができます。コンデンサの構造を変えるのに比較的簡単な要因の1つは、プレートの面積、より正確にはプレートの重なりの量です。
次の写真は、誘電体材料としてインターリーブされた金属板のセットとエアギャップを使用した可変コンデンサの例を示しています。
シャフトが回転すると、プレートのセットが互いに重なり合う程度が変化し、集中電界を確立できるプレートの有効面積が変化します。この特定のコンデンサはピコファラッド範囲の静電容量を持ち、無線回路で使用されています。
関連するワークシート:
- コンデンサワークシート
- 電気回路の代数的置換ワークシート
産業技術