73 – 平行平板コンデンサの静電容量解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

コンデンサは基本的な受動素子の一つとしてさまざまな電気回路に広く用いられています。コンデンサの基礎的な電気特性である静電容量の求め方について、現象が簡単な平行平板コンデンサを題材として取り上げます。空間中に置かれた2枚の電極板を対向させ、ある一定の電位差を与えたとき、電極板には電荷が蓄えられます。電極板の間に挟む誘電体の比誘電率によって電極板に蓄えられる電荷の容量は変わります。
ここでは、電極板の間に挟む誘電体を空気と高誘電率材としたときの、それぞれの電荷量を求めながら、JMAGにおける静電容量の算出方法を説明します。

電界分布

対向する電極板に電位差を与え電極板の間に発生した電界分布を図1に示します。誘電体が空気の場合、電極板の対向面から空間中に広がる電界の量が多くなるため、電極の角の部分で局所的に大きな電界が発生します。

静電容量の算出

電極板の表面に生じる電荷分布を図2に示します。誘電体が空気の場合と比べて高誘電率材を使用した場合の方が、表面電荷量が大きいことがわかります。
解析結果の表面電荷量と解析の際に与えた電位差を用いて下記の式より算出した静電容量を表1に示します。

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