コンデンサーの動作原理

コンデンサの動作原理を示すために、最も基本的な構造のコンデンサを考えましょう。これは、絶縁体で隔てられた2つの平行な導電板から成ります。平行平板コンデンサです。直流電圧源であるバッテリーをこのコンデンサに接続すると、一方の板（板I）がバッテリーの正極に、もう一方の板（板II）が負極に接続されます。この状態では、板Iは板IIに対して正の電位を持ちます。定常状態では、バッテリーからの電流は、このコンデンサを通って正極（板I）から負極（板II）へ流れようとしますが、これらの板が絶縁材によって分離されているため、流れません。

コンデンサには電界が生じます。時間とともに、正の板（板I）はバッテリーから正の電荷を蓄積し、負の板（板II）は負の電荷を蓄積します。一定時間後、このコンデンサはその容量に基づいて最大量の電荷を保持します。この時間はコンデンサの充電時間と呼ばれます。

このバッテリーを取り除いた後も、これらの2つの板は一定時間、正と負の電荷を保持します。したがって、このコンデンサは電気エネルギーの源として機能します。

板Iと板IIの両端が負荷に接続された場合、板Iから板IIまで電流が流れ、両板の電荷が消失するまで続きます。この時間はコンデンサの放電時間と呼ばれています。

直流回路におけるコンデンサ

スイッチを通じてコンデンサがバッテリーに接続されていると仮定します。

スイッチがオンになると、つまりt = +0の時点で、このコンデンサを通る電流が始まります。一定時間後（つまり充電時間後）、コンデンサはさらに電流が流れるのを許可しません。これは、両板に最大の電荷が蓄積され、コンデンサが電源として機能し、正極がバッテリーの正極に、負極がバッテリーの負極と同じ電位を持つためです。

バッテリーとコンデンサの間に電位差がないため、電流は流れません。したがって、最初はコンデンサがショート回路となり、最終的にはオープン回路となることが言えます。バッテリーまたは直流電源に接続されたときです。

交流回路におけるコンデンサ

交流電源にコンデンサが接続されていると仮定します。ある瞬間、交流電圧の正半周期において、板Iが正の極性を持ち、板IIが負の極性を持つとします。その瞬間、板Iは正の電荷を、板IIは負の電荷を蓄積します。

しかし、この適用された交流電圧の負半周期では、板Iが負の電荷を持ち、板IIが正の電荷を持ちます。これらの板間には絶縁体があるため電子の流れはありませんが、電源の極性が変わるにつれてそれらの極性が変わります。コンデンサの板は交流により交互に充電と放電を行います。