コンデンサの静電容量は何で決まるのでしょうか？

コンデンサは、空間内で正と負の電荷に分割された位置エネルギー、つまりそれらの間の空間の電場の形で電気エネルギーを一時的に貯蔵するように設計されています。したがって、電気キャパシタは、３つの主な構成要素、すなわち、充電キャパシタ内に別個の電荷が置かれる２つの導電プレートと、プレート間に配置される誘電体層とを含む。

コンデンサープレートは、この電気製品のタイプに応じて、紙の中間層とともにロールに巻かれた単純なアルミニウムプレートから、化学的に酸化されたプレートまたは金属化された誘電体層まで、さまざまな方法で作成できます。いずれにせよ、誘電体の層とそれがしっかりと固定されているプレートがあり、これは基本的にコンデンサです。

誘電体としては、紙、雲母、ポリプロピレン、タンタル、または必要な誘電率と電気強度を備えた他の適切な電気絶縁材料を使用できます。

ご存知のとおり、空間に分離された電荷のエネルギーは、(ある物体から別の物体に)移動した電荷量 Q と、帯電した物体 U 間の電位差の積に等しい。

したがって、コンデンサプレート上の分離された電荷のエネルギーは、分離された電荷の数だけでなく、そのプレートと誘電体のパラメータにも依存します。これは、誘電体が分極すると、電場の形でエネルギーを蓄えるためです。その強さによって、コンデンサのプレート上にある分離された電荷間の電位差 U が決まります。

空間に分離された電荷間の電位差は、電場の強さと電荷間の距離に依存するためです。実際には、コンデンサに関して言えば、帯電したプレート間の誘電体の厚さによって決まります。

同時に、プレートAの重なり合う面積が大きくなり、誘電体の絶対（および相対）誘電率が大きくなるほど、プレート上にある分離された電荷が互いに引き寄せられる力が強くなり、より多くの誘電率が得られます。位置エネルギーが大きくなるほど、そのコンデンサを充電するために EMF 源により多くの作業が必要になります。

電子をあるプレートから別のプレートに移動させる過程で電荷を分離することにより、EMF 源はコンデンサーの充電に正確に同じ量の仕事を実行します。その量は同じになります。 充電されたコンデンサのエネルギー.

この不連続により、充電されたコンデンサのエネルギーは、プレートからプレートに転送される電荷​​の量に加えて、（異なる場合があります）プレートの重なり合う領域A、プレート間の距離dに依存します。 、および誘電体の絶対誘電率 e について。

特定のコンデンサの構造のこれらの決定パラメータは一定であり、それらの合計比はコンデンサCの静電容量と呼ぶことができます。したがって、コンデンサCの静電容量はプレートAの重なり合う領域に依存すると自信を持って言えます。 、それらの間の距離 d と誘電率 e について。

これらのパラメータに対する静電容量の依存性は、フラット コンデンサを考慮すると非常に簡単に理解できます。

プレートの重なり合う領域が大きいほど、より広い領域にわたって電荷が相互作用するため、コンデンサの容量が大きくなります。

プレート間の距離（実際には、誘電体層の厚さ）が小さいほど、電荷の相互作用の力が近づくにつれて増加するため、コンデンサの容量は大きくなります。

プレート間の誘電体の誘電率が大きいほど、プレート間の電界の強度が大きくなるため、コンデンサの静電容量も大きくなります。

以下も参照してください。なぜ電気回路にコンデンサが使われるのでしょうか? とコンデンサと電池 - 違いは何ですか?