簡 単実験例を紹介します。

　ひどいテキストには「コンデンサーは電気を通さない」と書いていたりしますが、電 圧が変化する場合はまるで導体のよ うに 電流が流れます。ましてや、交流電流となるとコンデンサーは，ごく普通に電流を流すことが可能で す。

　前作の実験でもその様子を体験できたのですが、学校での実験を想定して簡単な方法を紹介し ま す。基本の回路は左のようなすごく簡単なものです。

　電源は「実験用AC電源装置」から10V程度の交流を供給します 供給します。

　用意するものはというと、

　　コンデンサー（47μF程度），抵抗（１００Ω），  コード，デジタルマルチテスター，交流電源（60Hzまたは50Hz）、コンパス，分度器，電卓

だけです。

コンデンサーは電解コンデンサーでＯＫです。

　 　※　2017.1  一部訂正　2019.12.14 一部訂正

下は旧作

　この実験装置は実験台を塩ビ版で作っていましたが，新たに3Dプリンタで作り変えました。 　

　　　　　　　　　　　　　　New 2022.08.30　

ここでは、電源は左の写真のような10V程度の変圧器を使用しています。端子に電解コンデン サー と抵抗を直列に接続し、上の回路図にある３か所の電圧を測定し、 電圧と電流の位相ずれ を 「電圧ベクトル」 として作図で処理していきます。

　直流の勉強が済んだ段階では、

　　V = V_C + V_R

が成り立つと考えてしまうでしょうが、測定を終えた段階でそうではないことに気が付きます。

コンデンサーを流れる電流と電圧は位相が90°ずれているので、左のようにすべて電圧(ベク ト ル)で作図して表します。理想のコンデンサーでは直角三角形になるのですが、現実のコンデンサーは いろいろな要素を持つため、少し90度より小さい角度になります。

　その要素はというと、メインになるのは

　寄生抵抗　です。これはコンデンサーと並列に並んだ状態と考え慣れ、現象としては「漏れ電 流」 として出てきます。そのため、図のβは90°より少し小さくなります。

　また、最近の大容量コンデンサーでは直列に入る「内部抵抗」も顕著になるようです。

　この図を基に、　

2)  V と電流I （V_R と同位相）の位相のずれ
     α＝　 　　　　　　

V_c と電流I の位相のずれ
  　β＝　 　　　　　　

3) 　抵抗R とV_R から電流値 I を求めます。

　リアクタンスからコンデンサーに流れる電流を求め，抵抗R とV_R から求まる電流値と比較してみると明らかに等しくなりません。

では、　　　　　　　　 

V_c とV_R との比が，抵抗R とコンデンサーのリアクタンスの比に比ることから，コンデンサーの容量C を求めてみましょう。　　

 V と電流I (V_R ) の位相のずれαの値を左の式から求め，作図で求めた値と比較してみましょう。

      R=99.3Ω 　，Ｃ=45.88μF　

　 　　　　　　　　（RLC測定器を 使用 して測定したもの）

　 　V=9.86V  , Vc=5.12V  , V_R=8.38V ，

    α=31.8°，β=89.5°

βの値は良すぎます。ACの変動がかなり大きいため、結果として非常に良い値になっているか もし れず、もう少しきちんとした計測をしてみます。

   思い出 !!

　・　我々が高校生の頃の実験では普通に100V以上の電圧での実験を行っていましたが、今 はそ んな怖いことはできません。