コンデンサ計算機

Q=CVはコンデンサの基本方程式で、Qは電荷（クーロン）、Cは静電容量（ファラド）、Vは電圧（ボルト）です。コンデンサは絶縁体（誘電体）で隔てられた2つの導電板に反対の電荷を蓄積することで電気エネルギーを貯蔵します。電圧が印加されると、電子は一方の板に流れ込み、もう一方から流れ出て、電界が形成されます。12Vの100μFコンデンサは、Q = 100×10⁻⁶ × 12 = 1.2ミリクーロンの電荷を蓄えます。

並列では、静電容量が直接加算されます：C_合計 = C₁ + C₂ + C₃。これは板が実質的に大きくなるため、総静電容量が増加します。直列では、逆数が加算されます：1/C_合計 = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃。これは総静電容量を減少させますが、耐電圧が向上します。例：100μFのコンデンサ3個を並列 = 300μF。同じものを直列 = 33.3μF。より大きな容量には並列、より高い電圧処理には直列を使用します。

容量性リアクタンス（Xc）は、コンデンサの交流電流に対する抵抗で、オームで測定されます。公式：Xc = 1/(2πfC)、fは周波数、Cは静電容量です。周波数が上がるとリアクタンスは下がり、コンデンサは高周波をより簡単に通します。60Hzでは、10μFのコンデンサはXc = 265Ω。1kHzでは、同じコンデンサはXc = 16Ωです。この特性により、コンデンサはオーディオ回路のハイパスフィルタとして有用です。

コンデンサに蓄えられるエネルギーはE = ½CV²で、Cは静電容量、Vは電圧です。エネルギーは電圧の2乗に比例して増加するため、電圧を2倍にするとエネルギーは4倍になります。50Vの1000μFコンデンサは、E = 0.5 × 0.001 × 50² = 1.25ジュールを蓄えます。比較として、単3電池は約10,000ジュールを保持します。コンデンサは非常に速く（ミリ秒）エネルギーを放電するため、カメラのフラッシュ、除細動器、電源平滑化に有用です。

セラミックコンデンサ（1pF-1μF）：小型で安定、高周波回路とデカップリングに使用。電解コンデンサ（1μF-10,000μF）：高容量で有極性、電源の平滑化に使用。フィルムコンデンサ（1nF-10μF）：精密で安定、オーディオとタイミング回路に使用。タンタルコンデンサ（0.1μF-1000μF）：コンパクトで安定、携帯機器に使用。スーパーキャパシタ（1-3000F）：大容量、エネルギー貯蔵とバックアップ電源に使用。