コンデンサが抵抗になるわけ

電圧を水流で説明図

回路の中でのコンデンサの電圧上昇、充放電の役割と動作

 

コンデンサを試す では、コンデンサ=抵抗 になって、コンデンサが自動的に大きくなる抵抗になっていました。
電気の流れを作る電圧と電位差について

コンデンサが抵抗になる理由

なぜ コンデンサが抵抗のように働くのでしょうか? それを考えてみます。
ホイートストンブリッジを復習 の最後の例の回路を見ると気づいたと思います。

 

電池を反対向きに接続回路

 

この回路では

LEDは3.5Vの電源につないだのと同じようなことになります。

 

 

分圧回路

 

この回路では 

下の抵抗R2 を変えることにより、上のR1の電圧が変わります。

 

 

つまり

  • 上の回路では電池
  • 下の回路では抵抗  

どちらもが電圧を降下させる役割をしています。

 

反対向きの電池が電圧を低下させる

反対向きにつないだ電池が電圧を低下させるのは、このようなイメージで考えられるでしょう。

回路は水の流れに、そして電圧はその高低差で説明されることが多いです。

水位の固定差図

 

回路は平面なので、このようにプロペラが作る圧力の流れで考えた方がより実際的だとおもいます。

 

 

電源(起電力)を圧力を生み出すプロペラとして見ると、

このような循環を作っています。

 

電圧を水流で説明図

 

そこに反対向きの乾電池でプロペラを漕ぎだすと、流れに逆らって漕ぎますが流れを変えるほどの力がないので、無駄な抵抗に終わる。

しかし、流れに逆らって抵抗しているので圧力が弱まり、結果、電圧を降下させる抵抗と同じような役目をしています。


充電されたコンデンサ

充電池は充電が終わるとだいたい1.2Vになります。
しかし、コンデンサの充電はつながれた電源と同じ電圧になるまで充電されます。

上の回路の乾電池をコンデンサに変えて考えると、上の乾電池のように、道の、反対向きに漕ぎ出して電圧をどんどん下げていき、充電し終わり満タンになると電源電圧と同じになり、電位差がなくなるので流れは止まり電気を流さなくなる。

しかし、その間にまだわき道があると、その電位差にまだ電気はまだまだ流れるということになります。

コンデンサ電圧降下回路

電位の隙間に入るコンデンサ電圧

このような電圧の隙間に忍び込む流れはコンデンサのパスコンのところでも同じです。

 

充電されるコンデンサ

パスコンも、電源の電圧まで充電されればもう満タンになって受け入れません

しかし、満タンに充電されたパスコンは、低い隙間があると今度はコンデンサ側からはき出します。

 

パスコンの回路での電圧変化

    

電源 → コンデンサへ充電されると、満タンになったコンデンサは、 今度は回路側の電位が下がると隙間ができ、
コンデンサの方が上ならば、 今度は コンデンサ → 回路側 へと吐き出します。

充電されたコンデンサ

すると回路側の下がった電位が補充され安定するように働くのが電源につないだパスコンです。 (電源からの供給が間に合わないとき、近くにパスコンがあると素早く供給)

そしてまた、はき出したコンデンサの電位が下がると、電位に差がある限り同じになるまで流れの向きが変わり小さな充放電が繰り返されます。

このようなコンデンサとの電位差の違いでできる流れを利用するのが、コンデンサを使った発振回路です。

 

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