コンデンサはどのようにDCをブロックしますか？

理解するのに役立つと思いますコンデンサがDC（直流）をブロックし、AC（交流電流）を許可する方法

最も単純なDC電源であるバッテリーから始めましょう：

このバッテリーを使用して何かに電力を供給すると、電子が + バッテリーの側面、および–側。

バッテリーにいくつかのワイヤーを取り付けましょう：

ここにはまだ完全な回路がないので（ワイヤーはどこにも行きません）、電流は流れません。

しかし、それは現在の流れが なかったという意味ではありません。ご覧のとおり、銅線金属の原子は、電子に囲まれた銅原子の原子核で構成されています。銅線を正の銅イオンと考えると、電子が浮かんでいると便利です。

注：記号 e ^– は電子を表します

金属では、電子を押しのけるのは非常に簡単です。私たちの場合、バッテリーが取り付けられています。ワイヤーからいくつかの電子を実際に吸い出すことができます：

バッテリーの正の側に接続されているワイヤーには、電子が吸い出されています 。次に、これらの電子は、バッテリーの負の側から負の側に接続されたワイヤーに押し出されます。

バッテリーがすべての電子を除去できるわけではないことに注意することが重要です。電子は一般に、残した陽イオンに引き付けられます。そのため、すべての電子を取り除くのは困難です。

最終的に、赤いワイヤーはわずかな正電荷を持ち（電子が欠落しているため）、黒いワイヤーはわずかな負の電荷があります（余分な電子があるため）。

したがって、最初にバッテリーをこれらのワイヤーに接続するときは、

少しビットの電流が流れます。バッテリーは非常に多くの電子を動かすことができないため、電流は非常に短時間流れ、その後停止します。

Ifバッテリーを外し、裏返し、再接続しました。黒いワイヤーの電子がバッテリーに吸い込まれ、赤いワイヤーに押し込まれます。ここでも、わずかな量の電流しか流れず、その後停止します。

2本のワイヤーを使用するだけの問題は、押しのける電子があまりないことです。私たちに必要なのは、遊ぶための電子の大きな貯蔵庫、つまり大きな金属の塊です。それがコンデンサです。各ワイヤの端に取り付けられた大きな金属の塊です。

この大きな金属の塊を使用すると、簡単に押しのけることができる電子がたくさんあります。正の」側では、より多くの電子が吸い出され、「負の」側では、より多くの電子が押し出される可能性があります。

したがって、コンデンサに交互電流源を適用すると、その電流の一部は流れることができますが、しばらくすると流れます。電子が押し出されて流れが止まります。これはAC電源にとって幸運なことです。AC電源が逆転し、電流がもう一度流れるようになるからです。

しかし、なぜコンデンサが必要なのですか。定格DCボルト

コンデンサは単なる2つの金属の塊ではありません。コンデンサのもう1つの設計上の特徴は、互いに近接した2つの金属の塊を使用することです（2枚のスズ箔の間にパラフィン紙の層を挟むことを想像してください）。

「パラフィン紙」で区切られた「スズ箔」を使用する理由は、負の電子を残した正の「穴」に非常に近づけたいからです。これにより、電子は正の「穴」に引き付けられます。

電子は負であるため、および「穴」が正の場合、電子は穴に引き付けられます。これにより、電子は実際にそこにとどまります。これで、バッテリーを取り外すことができ、コンデンサーは実際にその充電を保持します。

これが、コンデンサが電荷を蓄積できる理由です。電子は、残された穴に引き付けられます。

しかし、そのパラフィン紙は完全な絶縁体ではなく、いくらかの漏れを引き起こす可能性があります。しかし、本当の問題は、電子が山積みになっているが多すぎる場合に発生します。コンデンサの2つの「プレート」間の電界は、実際には非常に強くなり、パラフィン紙の破壊を引き起こし、コンデンサに恒久的な損傷を与える可能性があります。

実際には、コンデンサは「スズ箔とパラフィン紙でできていません。より良い材料を使用しています。しかし、まだポイントがあります。」電圧」、2つの平行なプレート間の絶縁体が破壊され、デバイスが破壊されます。これは、コンデンサの定格最大値です DC 電圧。

コメント

• +1優れた説明、画像、例に基づいた構築。
• +1。 ‘コンデンサについてこれまで読んだ中で最も優れた説明の1つ。
• 良い説明ですが、’ t OP ‘の質問に直接答えてください。ACを使用すると、電圧が瞬時に変化します。 AC波のすべてのポイントで電圧が変化し、cktにコンデンサがある場合、この電圧の変化/変化は、さまざまな強度の電界を介して誘電体を介して反対側/プラットに伝達されます。したがって、誘電体が電子の流れに対する絶縁体である場合でも、回路に電流が流れます。
• これは、電子/分子分極が波の手段/媒体として機能する波の観点から考える必要があります。
• @Fennekinコンデンサは、単独で、直列に接続されているか、並列に接続されているかにかかわらず、DC電流が流れることを許可しません。しかし、繰り返しになりますが、その’は定常状態です。 いくつかの電流の最初のラッシュはまだあります。直列、並列、または単独で接続されているかどうか。

追加できるかどうか確認させてください他の3つの答えに対するもう1つの視点。

コンデンサは、高周波数では短絡のように機能し、低周波数では開放のように機能します。

したがって、次の2つのケースがあります。

信号と直列のコンデンサ

この状況では、ACは通過できますが、DCはブロックされます。これは一般にカップリングコンデンサと呼ばれます。

信号と並列のコンデンサ

この状況では、DCは通過できますが、ACがグランドに短絡しているため、ブロックされています。これは一般にデカップリングコンデンサと呼ばれます。

ACとは何ですか？

「高周波数」と「低周波数」という用語は、実際には番号が関連付けられていないため、かなり大まかに使用しました。低周波数と高周波数と見なされるものは、残りの部分で何が起こっているかによって異なるため、これを行いました。回路。これについて詳しく知りたい場合は、ウィキペディアまたはいくつかの RCフィルターの質問。

電圧定格

コンデンサで見られる電圧は、コンデンサが物理的に故障するリスクを冒し始める前に、コンデンサに安全に印加できる最大電圧です。これは、爆発、発火、または単に熱くなることがあります。

コメント

• ケレン、写真をご利用いただきありがとうございますが、キャップがDCをブロックする方法の質問に対する回答がありません。
• @Stevenvh OPが持っていた混乱は、DCをブロックする方法の物理学ではなく、DCをブロックする場合に使用される理由に関するものだと感じました。さらに、あなたの答えは、より物理的なレベルでそれを説明するのにかなり良いと思いました。’その部分をあなたよりもうまく説明できるとは思いませんでした。

説明は、反対の電荷が互いに引き合うという事実にあります。コンデンサは、非常に薄い絶縁体で分離された2枚の導電性プレートのコンパクトな構造です。 DCを置くと、片側が正に帯電し、反対側が負に帯電します。両方の電荷は互いに引き付け合いますが、絶縁バリアを通過できません。電流は流れません。これで、DCの話は終わりです。
ACの場合は異なります。片側は連続して正と負に帯電し、それぞれ負と正の電荷を引き付けます。したがって、バリアの片側の変化が反対側の変化を引き起こし、電荷がバリアを通過するように見える、そして、その電流はコンデンサを効果的に流れます。

充電されたコンデンサは常にDC充電されます。つまり、一方の側が正の電荷を持ち、もう一方の側が負の電荷を持ちます。これらの料金は、多くの回路で必要な電気エネルギーの貯蔵です。

最大電圧絶縁バリアによって決定されます。特定の電圧を超えると、故障して短絡が発生します。これは、DCでもACでも発生する可能性があります。

簡単な考え方は、直列コンデンサがブロックすることです。 DC、並列コンデンサは安定した電圧を維持するのに役立ちます。

これは実際には同じ動作の2つのアプリケーションです。コンデンサは反応して、それ自体の両端の電圧を一定に保とうとします。直列の場合、定常的な電圧差を取り除くことは非常に喜ばしいことですが、電圧差を一定に保つために、一方の急激な変化はもう一方の側に渡されます。並列の場合、電圧の急激な変化は

コメント

• 簡単な答え、称賛

これはあまり技術的な答えではありませんが、「非常に面白くてシンプルだと思うグラフィカルな説明です：

コメント

• はい、いいですが、’実際にそのACパスを説明しようとすると困ります！ 🙂
• @stevenvhええ、もちろん私はそれを知っています’少しばかげていますが、私は’ veいつも賢いと思っていました：）
• それは奇妙な答えです：D：D：D：D：D
• 実際、コンデンサとは何かを明確に理解するのに大いに役立ちました。ありがとうございます！

特定の電圧でコンデンサのプレート全体に発生する電荷の量端子間は次の式で決まります。

\ $ Q = C \ times V \ $（電荷=コンデンサ*電圧）

両側を微分します（電流はの時間微分です電荷）、与える：

\ $ I = C \ times \ dfrac {dV} {dt} \ $（電流=コンデンサ*電圧の変化率）

DC電圧\ $ \ dfrac {dV} {dt} = 0 \ $と言うのと同じです。

したがって、コンデンサはDC電圧に対して電流が「流れる」ことを許可しません（つまり、DCをブロックします）。

コンデンサのプレート間の電圧も連続的に変化する必要があるため、コンデンサは、充電されると、それまで電圧を「保持」する効果があります。電圧は抵抗を通して放電することができます。したがって、コンデンサの非常に一般的な用途は、レール電圧を安定させ、レールをグランドから切り離すことです。

電圧定格は、静電力が材料特性を破壊する前にプレートに印加できる電圧の量です。プレート間の誘電体がコンデンサとして壊れます：）

このような質問に対する私の答えは常に「水」です。 “。パイプを流れる水は、ワイヤーを流れる電流の驚くほど正確な例えです。電流は、パイプを流れる水量です。電圧差が水圧差になります。パイプは平らになっているはずなので、重力は影響しません。

このような例えでは、バッテリーはウォーターポンプであり、コンデンサーはゴム膜はパイプを完全にブロックします。 DCは、パイプを通って一方向に絶えず流れる水です。 ACは常に前後に流れる水です。

これを念頭に置いて、コンデンサがDCをブロックすることは明らかです。膜はこれまでしか伸びないため、水は流れ続けることができません。同じ方向に。膜が伸びている間（つまり、コンデンサが充電されている間）ある程度の流れがありますが、ある時点で、水圧のバランスを完全にとるのに十分なほど伸びて、それ以上の流れをブロックします。

また、コンデンサがACを完全に遮断しないことも明らかになりますが、それは膜の特性に依存します。膜が十分に伸縮性がある（静電容量が大きい）場合、水がすばやく前後に流れることに問題はありません。膜が本当にかなり硬い場合（たとえば、プラスチックの薄いシート）、これは低静電容量に対応し、水がゆっくり前後に流れる場合、そのような流れはブロックされますが、非常に高い周波数の振動はそれでも通過します。 / p>

このアナロジーは私にとって非常に有用だったので、なぜもっと広く使われていないのか疑問に思います。

コメント

• 友人は、このアナロジーが広く使用されていない理由を理解するのを手伝ってくれました。明らかに、彼はワイヤーの電流の流れと同じように、パイプの水の流れについての直感がほとんどありません。回答

  まず、コンデンサはDCをブロックし、ACに対するインピーダンスが低くなりますが、インダクタはACをブロックする傾向がありますが、DCを非常に簡単に通過します。「ブロック」により、つまり、私たちが話している信号に高インピーダンスを提供するということです。

  ただし、最初に、これを説明するためにいくつかの用語を定義する必要があります。あなたは抵抗が何であるか知っていますよね？抵抗は、ワットで測定される電力の燃焼をもたらす電流の流れに対する反対です。電流がACであるかDCであるかは関係ありません。完全な抵抗によって消費される電力は、どちらの場合も同じ量です。

  したがって、抵抗は電流の流れに対する一種の「インピーダンス」です。他に「誘導性リアクタンス」と「容量性リアクタンス」の2つがあります。どちらも抵抗と同様にオームで測定されますが、周波数によって変化することと、抵抗のように実際には電力を消費しないことなどが異なります。つまり、3種類あります。インピーダンスの-抵抗性、誘導性、および容量性。

  インダクタのブロッキングまたはインピーダンスの量（オーム）は、次の式で決定できます。

  $$ X_L = 2 \ pi fL $$

  ここで、2piは約6.28、fは信号の周波数（AC、明らかに）、Lはヘンリーで測定されたインダクタ、「XsubL」はオーム単位の誘導リアクタンスです。

  誘導性リアクタンスは、インダクターによるコンポーネントのインピーダンスです。これは一種の抵抗ですが、実際には抵抗器のようにワット単位で電力を消費しません。周波数の「f」を指定する必要があるため、値

  周波数が上がると、インピーダンス（AC抵抗）もオームで変わることに注意してください。周波数がゼロに等しい場合は、次にインピーダンスも同様です。周波数がゼロの場合はDCを意味するため、インダクタにはDC電流の流れに対する抵抗がほとんどありません。また、周波数が上がるとインピーダンスも上がります。

  コンデンサは逆です。容量性リアクタンスの式は

  $$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} $$

  ここで、Cはファラッド単位のキャップの静電容量、「2pi」と「f」は上記と同じ、「X-sub-C」はオーム単位の容量性リアクタンスです。 。ここで、リアクタンスは周波数と静電容量で「1で割った値」であることに注意してください。これにより、インピーダンスの値が周波数と静電容量とともに低下します。したがって、周波数が高い場合、インピーダンスは低くなり、周波数がゼロに近い場合、つまりDCの場合、インピーダンスはほぼ無限大になります。つまり、コンデンサはDCをブロックしますが、ACを通過し、 AC信号は、AC信号へのインピーダンスが低くなります。

  回答

  私は最短回答の定性的テイクを選択します-離れたアプローチ：

  DCレールの両端にコンデンサがあり、実際には、電源レールに到達する可能性のあるAC信号を短絡するため、DCの両端のACの量が em 回路が減少します。

  キャップの定格電圧は、キャップが見る必要のある最大電圧（DC と存在するACの合計！）です。この電圧とキャップは失敗します。