静電容量がプレートの材料に依存しないのはなぜですか？

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学生として、抵抗器とは何かを理解した後、コンデンサについて学ぶと、少なくとも私が知っているどのタイプのコンデンサでも、静電容量は使用するプレートの性質に依存しないことに非常に驚きました。

「プレートが導通している限り、違いはありません。」本当？

capacitor

— アニマル
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はい、プレートが電荷を蓄積できる限り、違いはありません。差別化要因は、静電容量を増加させるためのプレートの面積（より多くの電荷）であり、2つのプレート間の分離は制限要因です。初めての方は、コンデンサに関するウィキペディアの全ページを読んで、方程式がそのまま定式化される理由を本当に考えてみることを強くお勧めします。各パラメーターを見て、それらを互いに関連付けてみてください。

— ソレンプ

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あなたが学んでいるのは、電気抵抗がゼロの材料で作られた理想的なコンデンサです。もちろん、そのようなことは存在しませんが、抵抗が小さい場合、それはかなり良い近似です。実際のアプリケーションキャパシタにされ、その電気抵抗によって影響を受ける（これらは金属シートのような良好な導体で作られている場合でも、シートは非常に薄く）との理想的なキャパシタとして考えることができる直列抵抗を有します。抵抗の実効値は、コンデンサのデータシートで指定されており、コンデンサの一部の用途では、その値は非常に重要です。

— -alephzero

静電容量は、隣接する（導電性の）表面の表面効果と考えてください。そして、これらは、これらの表面電荷層の間にある（誘電体）材料に依存します（これは、ある層が他の層をどのくらい強く見るかに影響するため）-そして、導体については何も問題になりません。

— FlatEarther

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経験を積むにつれて、理想的な回路要素のモデルの限界をよりよく感じるようになります。例えば、RC回路は、理論の仕事だけで、同様と1オームRおよび1-MF Cで、あなたはそれが1キロオームRおよび1-uFのC.使用することをお勧めだと直感を開発しますかもしれないが

— MooseBoysを

シリコン上のコンデンサの設計では、プレートのオーム/平方が過渡的な挙動にとって大きな問題になり、金属-ポリシリコンの接触パターンの設計はエンジニアにとって1つの自由度です。LC電源/ VDDの清浄度を保つために、接点を使用しました。

— analogsystemsrf

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はい、そうです、容量は：

$C = \frac q V$

ここで、qは電荷、Vはプレート間の電圧です。

料金 $q$ が「保持」できる限り、この関係が適用されます。つまり、電荷は静的であり、移動しないため、「良い」導体は必要ありません。

したがって、特定の電圧 $V$ が印加され、特定の電荷 $q$ がコンデンサのプレートに存在する限り、 $C$ を決定できます。

プレートが不良導体（高抵抗）であるかどうかは問題ではありません。すべての充電が最終的な位置に到達するまでに時間がかかるためです。最終状態では、電荷量が同じであるため、導電性の良いプレートを備えたコンデンサと比較して違いはありません。

コンデンサの動的な振る舞い（電圧の急激な変化にどのように応答するか）を調べた場合にのみ、プレートの導電率の影響がわかります。一次では、コンデンサは追加の直列抵抗を示します。

— ビンペルレキエ
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「許容範囲」はあるが限界もある理論モデルについて話していることを明確に述べてください。

— クリスチャンB.

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しゅうあなたが「すべて」を考慮に入れるなら、確かに、私はあなたのポイント（そしてあなたの答えも）を得ます。しかし、新しいことを学ぶとき、物事を単純化して「一次」現象のみを見る方がはるかに簡単だと思います。そうすれば、基本的な概念を理解したいだけのOPのように、主題に慣れていない人を混乱させることはありません。私の「限られた単純化された世界」の答えが理解されると、より深く入り、あなたの答えを考えるのが簡単になります。

— ビンペルレキエ

結局のところ、それがモデルであることを明確にすれば、単純化とモデリングで大丈夫です。モデルが現実であると「信じる」多くの人々がすでに必要です。これは、宗教的な行動を容易にもたらし、一方では進歩を妨げます（相対性理論と量子物理学の歴史を参照）。彼らは単にモデルの限界に「到達した」かもしれません（フラットアースの増加量を比較してください）。

— クリスチャンB.

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誤解しないでください。私は単純なモデルではまったく問題ありませんが、そのように認識されるようにする必要があります。特に、モデルがOPのように全体像であるかどうかを尋ねられた場合。

— クリスチャンB.

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コンデンサのアクティブな部分は誘電体です。それはエネルギーが蓄積される場所であり、それは電圧が発生するものです。プレートは電流を適切な場所に運ぶだけです。ここで抵抗が大きいと、コンデンサの損失が大きくなりますが、容量は変わりません。

ほぼ同じように、抵抗の抵抗値は、リードではなく、抵抗部分の材料と形状に依存します。

インダクタのアクティブな部分は、コイル内の鉄、フェライト、または空域です。これは、エネルギーが保存される場所だからです。高抵抗のワイヤはインダクタを損失させますが、インダクタンスを変更しません。

— Neil_UK
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これは受け入れられた答えであるはずです！

— nigel222

はい、間違いなく、これが現時点での最良の回答です。

— ダウッドはモニカを復活させると

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$N_A = 6×10^{23}$ $C = 6×10^{18}e$ 、したがって、1モルの金属は、原子ごとに1つの可動電子を仮定して、100000 Cに十分な電荷キャリアを持っています。アルミニウム板を備えた100Vで1000μFのコンデンサでは、電荷を保持するために単一の電子を供与/受容する必要があるのはアルミニウム原子の27μgだけで、残りの原子は中性のままです。プレートの重量が5gであると仮定すると、それは中性原子の99,9995％と1つの電子が欠けている原子の0,0005％です。明らかに、プレート内の電荷キャリアの不足が明らかになるずっと前に、典型的なコンデンサは故障により故障します。

半導体の状況は変化します。ここで、自由キャリアの量ははるかに少なく、ドーピングに依存します。それでも、プレートが完全に導電性を保ち、空乏領域が大きくなるとプレート間の距離のみが変化すると仮定すると、静電容量を静的近似として計算する方が簡単な場合がよくあります。ただし、常に可能であるとは限りません。高速ダイナミックプロセスでは、ジャンクションキャパシタンスは電荷フローの方程式（たとえば、これ）を使用してのみ適切に記述でき、解は実際にプレートの材料に依存します。

— ドミトリー・グリゴリエフ
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私の知る限り、材料の選択は重要です-静的な場合でも。そうでない場合、ほとんどの絶縁体は、その中に電荷キャリアが存在する可能性が残っているため、電極としても使用できることを意味します。電極材料の選択が重要である理由と科学的根拠：DOI：10.1109 / 16.753713およびdoi.org/10.1063/1.1713297 学習するモデルは適切な近似であるということです。もっと少なくない。電極材料が重要な主な理由は、静的な場合でも電磁界が導体に到達するためです。

LT; DRはモデルの限界を知っています：それは重要ですが、しばしば無視されます。

— クリスチャン・B
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静電容量ではなく、そうではありません。

— カールウィトフト

すごい。典型的なフラットアースディスカッションを始めましょう。それは重要であり、そうではありません、はい、そうです。実際に少し調べてみると、モデルはモデルであり、「良い導体はどこでも等電位を意味する」というのは良いが完全な仮定ではないという多くのヒントを見つけるでしょう：en.wikipedia.org/wiki/Electric-field_screening physics.stackexchange.com/質問/ 14927 /…tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_2/backbone/r2_4_2.html

— クリスチャンB.

しかし、少し考えて実験してみましょう。素材はまったく問題ではないと仮定しましょう。非完全なアイソレータは電極材料としても機能し、距離dが非常に小さい（または存在しない場合もある）ため、無限大に近づく静電容量を与えます。だからあなたは正しい。これはほとんどのばかげた仮定です。それでは、「良い」導体だけが完全な電極のように振る舞うと言ってみましょう。しかし、その場合の重要な価値は何ですか？10 ^ 6 S / m？素材を変更したらどうなりますか？「オン/オフ」動作が見られますか？そのような証拠があれば、私はそれを見て喜んでいるでしょう。

— クリスチャンB.

良い物理学、悪いエンジニアリング。プレート材料は、導体が悪い場合や、導体が良い場合でも、特定の誘電率を持っていることに注意してください。したがって、電界がプレート材料に侵入すると、静電容量はその誘電率に依存します。しかし、それほどではありません。

— richard1941

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インダクタについても同じです-インダクタンスの値は、ワイヤの導電率に関係なく一定のままです。極端にそれを取り、電波の速度とそれらが宇宙をどのように伝播するかを考慮してください。

自由空間のインピーダンスは、自由空間の透磁率と誘電率によって決まり、これらはそれぞれメートルあたりのヘンリーとメートルあたりのファラッドで測定されます。しかし、自由空間には導体はありません。

— アンディ別名
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典型的なコンデンサでは、電荷は各電極の反対に帯電した電極に最も近い部分の薄い層に集中します。この層は基本的に常に非ゼロの厚さを持ち、各荷電粒子と表面の間の距離はその電荷に起因する電位差に影響しますが、実際には、効果は測定の不確実性またはその他の交絡によってwar化するのに十分なほど小さいです効果。

— スーパーキャット
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多くの実用的なコンデンサは、導体材料への依存度が非常に低くなっています。コンデンサの等価直列抵抗（ESR）は、プレートの材料と厚さ/ルーティングの影響を受け、電力アプリケーションの重要な制限要因です。これは、パルスアプリケーションのピーク放電電流にも影響します。

実際のレベルでは、多くのパワーフィルムコンデンサはメタライゼーションに可溶リンクを備えているため、コンデンサの故障した部分が回路から削除されます（および容量が低下します）。これは、コンデンサプレートに関連する主要な実用上の考慮事項です。

— 月曜、火曜、水曜
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