コンデンサとキャパシタンス

導電体で構成され、電荷を蓄えるために使用されるデバイスは、コンデンサと呼ばれます。導体間の空間は、真空または誘電体と呼ばれる絶縁材料のいずれかです。コンデンサには、ラジオ受信からの静電気のフィルタリングから心臓除細動器のエネルギー貯蔵まで、多くの用途があります。

導体が2つの同一の平行板である場合、それは平行板コンデンサーと呼ばれます。バッテリ端子が初期状態の未充電コンデンサに接続されている場合、バッテリ電位はQの大きさの電荷を正極板から負極板に移動します。コンデンサは全体的に中性を保ちますが、電荷+Qと-Qは反対側のプレートに存在します。平行平板間の空間の電界の大きさは、1つの平板の表面電荷密度に正比例します。表面電荷密度は単位表面積あたりの電荷であるため、電界の大きさは電荷に正比例します。

コンデンサの静電容量は、コンデンサに蓄えられる最大電荷と、そのプレート全体に印加される電圧との比として定義されます。静電容量のSI単位はファラッド(F)で、マイケル・ファラデーにちなんで名付けられました。静電容量は単位電圧あたりの電荷であるため、1ファラッドは1ボルトあたり1クーロンです。

平行プレートコンデンサの場合、プレートの面積を増やすと、保存できる電荷量が増え、プレート面積が大きくなると静電容量が増加します。同様に、プレートが互いに接近するほど、プレート上の反対の電荷の引力が大きくなります。したがって、プレート間の距離が小さいほど静電容量が大きくなります。