コンデンサは、最も使用されている電子部品の1つです。プレート間に静電圧（電位差）を発生させる電荷の形で、内部にエネルギーを蓄える能力があります。簡単に言うと、コンデンサは小さな充電式電池に似ています。コンデンサは、平行に配置された2つの導電性プレートまたは金属プレートの組み合わせであり、パラフィン紙、雲母、セラミック、プラスチックなどで構成される優れた絶縁層（誘電体とも呼ばれます）によって電気的に分離されています。
電子機器にはコンデンサの多くの用途があり、そのうちのいくつかを以下に示します。
- エネルギー貯蔵
- パワーコンディショナー
- 力率補正
- 濾過
- 発振器
さて、ポイントはコンデンサがどのように機能するかです。電源をコンデンサに接続すると、絶縁層によるDC電流が遮断され、プレート間に電荷の形で電圧が存在するようになります。したがって、コンデンサがどのように機能し、その用途や用途は何かを知っていますが、電子回路でコンデンサを使用する方法を学ぶ必要があります。
電子回路にコンデンサを接続する方法は？
ここでは、コンデンサの接続とそれによる効果を例を挙げて説明します。
- シリーズのコンデンサ
- 並列コンデンサ
- AC回路のコンデンサ
直列回路のコンデンサ
回路では、上の画像のようにコンデンサを直列に接続すると、総静電容量が減少します。直列のコンデンサを流れる電流は等しい（すなわち、i T = i 1 = i 2 = i 3 = i n）。したがって、コンデンサのプレートによって蓄積された電荷は回路内の隣接するコンデンサのプレートから発生するため、コンデンサによって蓄積された電荷も同じです（つまり、Q T = Q 1 = Q 2 = Q 3）。
回路にキルヒホッフの電圧法則（KVL）を適用することにより、次のようになります。
V T = V C1 + V C2 + V C3 …式（1）
みなさんご存じのとおり、
Q = CV したがって、V = Q / C
ここで、V C1 = Q / C 1; V C2 = Q / C 2; V C3 = Q / C 3
さて、上記の値を式（1）に入れると
（1 / C T）=（1 / C 1）+（1 / C 2）+（1 / C 3）
直列のコンデンサの数がnの場合、式は次のようになります。
（1 / C T）=（1 / C 1）+（1 / C 2）+（1 / C 3）+…。+（1 / Cn）
したがって、上記の式は直列コンデンサの式です。
ここで、C T =回路の総静電容量
C 1… N =コンデンサ容量
2つの特殊なケースの静電容量式は次のように決定されます。
ケースI：直列に2つのコンデンサがあり、値が異なる場合、静電容量は次のように表されます。
（1 / C T）=（C 1 + C 2）/（C 1 * C 2） または、C T =（C 1 * C 2）/（C 1 + C 2）…式（2）
ケースII：直列に2つのコンデンサがあり、同じ値の場合、静電容量は次のように表されます。
（1 / C T）= 2C / C 2 = 2 / C または、C T = C / 2
直列コンデンサ回路の例：
次に、以下の例で、各コンデンサの総静電容量と個々のrms電圧降下を計算する方法を示します。
上記の回路図のように、異なる値で直列に接続された2つのコンデンサがあります。したがって、コンデンサの両端の電圧降下も等しくありません。同じ値の2つのコンデンサを接続すると、電圧降下も同じになります。
ここで、静電容量の合計値について、式（2）の式を使用します。
したがって、C T =（C 1 * C 2）/（C 1 + C 2） ここで、C 1 = 4.7uf及びC 2 =1μFの C T =（4.7uf *1μFの）/（4.7uf +1μFの） C T = 4.7uf / 5.7uf C T = 0.824uf
ここで、コンデンサCの両端の電圧降下1があります。
VC 1 =（C T / C 1）* V T VC 1 =（0.824uf / 4.7uf）* 12 VC 1 = 2.103V
ここで、コンデンサCの両端の電圧降下2です。
VC 2 =（C T / C 2）* V T VC 2 =（0.824uf / 1uf）* 12 VC 2 = 9.88V
並列回路のコンデンサ
コンデンサを並列に接続すると、総静電容量はすべてのコンデンサの静電容量の合計に等しくなります。すべてのコンデンサの上部プレートが一緒に接続され、下部プレートも接続されているためです。したがって、互いに接触することにより、有効プレート面積も増加します。したがって、静電容量は面積と距離の比率に比例します。
上記の回路にキルヒホッフの電流法則（KCL）を適用することにより、
i T = i 1 + i 2 + i 3
私たちが知っているように、コンデンサを流れる電流は次のように表されます。
i = C（dV / dt ） したがって、i T = C 1（dV / dt ）+ C 2（dV / dt ）+ C 3（dV / dt ） そして、i T=（C 1 + C 2 + C 3）*（dV / dt ） i T = C T（dV / dt ）…式（3）
式（3）から、並列容量の式は次のようになります。
C T = C 1 + C 2 + C 3
並列に接続されたn個のコンデンサの場合、上記の式は次のように表されます。
C T = C 1 + C 2 + C 3 +…+ Cn
並列コンデンサ回路の例
以下の回路図では、3つのコンデンサが並列に接続されています。これらのコンデンサは並列に接続されているため、等価または総静電容量は個々の静電容量の合計に等しくなります。
C T = C 1 + C 2 + C 3 ここで、C 1 = 4.7uf; C 2 =1μFの及びC 3 =0.1μFの だから、C T =（4.7 +1 + 0.1）UF C T = 5.8uf
AC回路のコンデンサ
コンデンサがDC電源に接続されると、コンデンサはゆっくりと充電を開始します。そして、コンデンサの充電電流電圧が供給電圧と等しいとき、それは完全に充電された状態であると言われます。ここで、この状態では、電圧が印加されている限り、コンデンサはエネルギー源として機能します。また、コンデンサは、完全に充電された後、電流が流れることを許可しません。
上記の純粋な容量性回路に示すように、AC電圧がコンデンサに供給されます。次に、コンデンサは新しい電圧レベルごとに連続的に充電および放電します（正の電圧レベルで充電し、負の電圧レベルで放電します）。AC回路のコンデンサの静電容量は、回路に供給される入力電圧の周波数に依存します。電流は、回路に印加される電圧の変化率に正比例します。
i = dQ / dt = C（dV / dt ）
AC回路のコンデンサのフェーザ図
下の画像のACコンデンサのフェーザ図を見るとわかるように、電流と電圧は正弦波で表されています。観察すると、0⁰では、電圧が正の方向に着実に増加するため、充電電流はピーク値になります。
ここで、90⁰では、供給電圧が最大値に達するため、コンデンサに電流は流れません。180⁰で電圧はゆっくりとゼロまで減少し始め、電流は負の方向で最大値に達します。また、供給電圧が最小値であるため、充電は360⁰でピーク値に達します。
したがって、上記の波形から、電流が電圧より90⁰進んでいることがわかります。したがって、理想的なコンデンサ回路では、AC電圧が電流より90⁰遅れていると言えます。
AC回路のコンデンサリアクタンス（Xc）
AC入力電圧は次のように表されることがわかっているので、上記の回路図を検討してください。
V = V m Sin wt
そして、コンデンサの電荷Q = CV、
したがって、Q = CV m Sin wt
そして、コンデンサを流れる電流、i = dQ / dt
そう、
i = d（CV m Sin wt）/ dt i = C * d（V m Sin wt）/ dt i = C * V m Cos wt * w i = w * C * V m Sin（wt +π/ 2） at、wt = 0 sin（wt +π/ 2）= 1 したがって、i m = wCV m V m / i m = 1 / wC
ご存知のように、w =2πf
そう、
容量性リアクタンス（Xc）= V m / i m = 1 /2πfC
AC回路の容量性リアクタンスの例
図
C = 2.2ufの値と供給電圧V = 230V、50Hzを考えてみましょう。
ここで、容量性リアクタンス（Xc）= V m / i m = 1 /2πfC ここで、C = 2.2uf、f = 50Hz したがって、Xc = 1/2 * 3.1414 * 50 * 2.2 * 10 -6 Xc = 1446.86オーム