コンデンサーの接続

定義

コンデンサーの接続とは、複数のコンデンサーを回路中でつなぎ合わせたときの全体の電気的なふるまいを考えることである。接続方法には主に「並列接続」と「直列接続」があり、それぞれ合成容量や電圧・電荷の分配の仕方が異なる。

イメージ

並列接続は「面積が広がる」イメージで、電荷をたくさんためられるようになる。一方、直列接続は「厚みが増す」イメージで、電圧を分け合う形になる。

たとえば、水をためる容器で考えると、並列は容器を横に並べて容量を増やす状態、直列は容器を縦につないで水の高さ（圧力）を分けるような状態に近い。

数式

並列接続では、合成容量 \(C\) は各コンデンサーの和になる。

\[C = C_1 + C_2 + \cdots\]

ここで、\(C_1, C_2\) は各コンデンサーの容量（F）である。

直列接続では、合成容量は逆数の和で決まる。

\[\frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \cdots\]

また、基本関係として、コンデンサーには

\[Q = C V\]

が成り立つ。ここで、\(Q\) は電荷（C）、\(V\) は電圧（V）である。

ポイント

• 並列接続では電圧はすべて同じで、電荷が分かれる
• 直列接続では電荷はすべて同じで、電圧が分かれる
• 直列では合成容量は必ず小さくなり、並列では必ず大きくなる