コンデンサはどのようにエネルギーを滑らかにしますか？
回答:
コンデンサには電荷が蓄積されません。それは、複数の意味を持つこの「チャージ」という言葉に基づいているため、このような価値のない声明です。聞いたことは忘れてください。また、エネルギーを滑らかにしません。それらが滑らかにするのは電圧です。
質問にお答えしますが、最初にコンデンサの動作を本当に理解する必要があります。
コンデンサが蓄積するのはエネルギーです。電気回路を流れるものは電荷です。アンペアで充電の流量を測定します。電荷量はクーロンで測定されます。電荷は作成も破壊もされないため、電荷を測定するときはいつも、比meta的なゲートを通過する電荷をカウントします。いくつかの非常に奇妙な回路を除き、電子デバイスの総電荷も一定です。閉じた油圧システムに非常によく似ています。内部に液体があり、移動することはできますが、内部に漏れたり漏れたりすることはありません。あるポイントを通過する流体の量を数えることができますが、それはどこかから来なければならず、他のどこかに行かなければなりません。
流体で満たされた球状の容器があると想像してください。容器の中央にはゴム板があり、片側に液体を押し込み、もう一方の側にポンプで送り出すことで伸縮できます。それはコンデンサーのようなものです：
これは、Bill Beatyの優れたコンデンサの誤解によるものです。
片側に水を押し込むと、反対側から同じ量の水が出てきます。さらに、このゴム膜がいったん伸ばされると、それは真っ直ぐに戻りたい。したがって、一方の水圧は他方よりも高くなります。ストッパーを取り外してホースと交換すると、ゴムが伸びなくなるまで水が流れます。
「水」を「電荷」に、「圧力」を「電圧」に置き換えると、コンデンサができました。
ここで、ゴルフボールのサイズとスイミングプールのサイズの2つの容器を想像してください。それぞれが中央に同一の伸縮性の膜を持っています。ゴルフボールサイズの容器に大さじ1杯の水を送り込むと、膜が大きく引き伸ばされ、その結果、側面間の圧力差が大きくなります。プールサイズの容器に同じことをすれば、膜はほとんど動かなくなり、圧力差はゼロよりわずかに大きくなります。
これが静電容量です。移動した水の量に対して、圧力差が何であるかがわかります。コンデンサを移動する一定量の電荷に対して、電圧がどうなるかを示します。次のように定義されます。
どこで：
「クーロン」にこだわらないでください。クーロンとは、1秒間に1アンペアが流れると、あるポイントを通過する電荷の量です。または、0.5秒間2アンペア。または、2秒間1/2アンペア。
微積分法を採用した場合、電荷は電流の積分であることがわかります。言い換えれば、距離と速度の関係で、電荷と電流の関係が変わります。「アンペア」を「クーロン/秒」に置き換えることができます。単位はまったく同じです。
その知識と少しの基本的な計算を使用して、電圧と電流の観点から静電容量を定義することもできます。
これは、時間の経過に伴う電圧の変化率（1秒あたりのボルト）は、電流（1秒あたりのアンペアまたはクーロン）を静電容量（ファラッド）で除算したものに等しくなります。
1ファラッドのコンデンサがあり、1アンペア（1クーロン/秒）で移動している場合、コンデンサの電圧は1ボルト/秒の割合で変化します。
その容量を2倍にすると、電圧の変化率は半分になります。
そして、ここがあなたの質問に対する答えだと思います。電圧を一定に保つために、電源の両端に頻繁にコンデンサが配置されます。これが機能するのは、静電容量が大きいほど、電圧を変更するのが難しくなるためです。そうするためには、より多くの電流が必要です。
このアプリケーションでは、コンデンサはエネルギーを平滑化せず、電圧を平滑化します。それらは、一時的な高電流時に負荷が引き込むことができるエネルギーの貯蔵を提供することにより、そうします。これは、電流の大きな変化に対処する必要がないため、電源の仕事を簡単にします。実際、コンデンサは、電源から見た負荷の電流需要を平均化するのに役立ちます。
平滑コンデンサは、通常電源ラインでの電圧リップルを抑制するために使用されます。彼らは定期的にエネルギーを貯蔵し、補充することでこれを行います。以下の画像は、フルブリッジ整流器におけるこれらのコンデンサの非常に一般的な使用例を示しています。
ご覧のとおり、出力電圧が低下すると、平滑コンデンサが放電してエネルギーを補充します。これにより出力電圧が「均等化」されるため、このコンデンサは「平滑」コンデンサと呼ばれます。
コンデンサは、理想的な電圧源に接続されているという錯覚を負荷に与えます。
たとえば、電源には内部抵抗があり、長いリード線のために大きなインダクタンスが存在する場合があります。
この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図
コンデンサを追加するVsと、スイッチの開閉時に負荷が概算値を見ることができます。そうでない場合、負荷の開閉に応じて供給電圧が変動します。
はい、基本的に同じように機能します。ただし、コンデンサは通常、たとえばバッテリーよりも容量が小さくなります。負荷をコンデンサに接続すると、時間とともに電荷と電圧が低下します。それがスムーズと呼ばれる理由です。バッテリーも同じように機能しますが、容量が大きいため、はるかに遅くなります。
また、電圧信号を平滑化するという意味で平滑化があります。可変電圧信号を使用してコンデンサを同時に充電および放電すると、コンデンサは立ち上がりエッジで充電されることがわかります。立ち下がりエッジでは、コンデンサが他の電源を「助け」、それにより立ち下がりエッジが滑らかになります。最終的にこれにより、ほぼ一定の電圧が得られます。
コンデンサを穴のある水の入ったコップと想像してください。ガラスをどれだけ速く充填しても、穴からの出力はほぼ同じです。それがまさにコンデンサの動作方法であり、最初に充電され、その後、入力の変動に関係なく、ノイズを除去してクリーンな出力を提供する出力を提供します。