電気的・流体的な類似性におけるコンデンサーの役割は、抵抗よりも少し難しい。コンデンサーは電荷を貯める装置であり、この意味では、動脈壁に似ている。動脈壁は脈流の間にエネルギーを貯める。しかしながら、脈流との電気的な類似性は”交流電流”であり、それを相応に理解するには計算を使わなければならない。幸運なことに、電流系を交流電流まで使わずに学ぶことが出来る。
コンデンサーは分離した電荷、そしてエネルギーを貯める。コンデンサーの”容量”は与えられた電圧降下で蓄えられた電荷の量 (Q) で定義される。
容量の単位は "ファラド" であり、C / V に等しい。それは非常に大きな単位である。典型的な容量は、マイクロファラド、ピコファラドで測定される。標準的なコンデンサーは二つの平行な電導体板で挟んだ誘電体物質からなる。それは次の容量を持つ。
ここで、Aは板の表面面積であり、dはそれらの板の離れた距離である。一般的に、コンデンサーの容量は、その誘電率とコンデンサーの幾何にのみ依存する。これは配置電荷のエネルギーの誘電率と離れた距離における依存性と等価である。与えられたコンデンサーでのある電圧における蓄えられたエネルギーは、
コンデンサーはポテンシャルエネルギーを蓄えるので、板をお互いに引きつけようとする力がある。
膜について、容量Cは単位長さあたりで測る。その膜はそれぞれの側に電荷が離れた結果による力に堪えるほど強くなければならない。生物学的な膜は典型的には、0.5 から 1.3 x 10 - 10 F / mまでの容量をもつ。これは、それらが静止電位をつくるために、電荷を4 x 10 7 ions / mのオーダーで蓄えなければならないことを意味する。これは約2 x 10 - 13 J / mのエネルギーに相当する。膜厚10 - 8 mから、その力は、2 x 10 - 5 N / mのオーダーである。
Kirchoffの法則は、直列か並列にあるコンデンサーのある回路を単純化する規則も導く。コンデンサーは電圧に反比例するので、直列にあるコンデンサーは、並列にある抵抗のように扱える。
コンデンサーは電荷（これは電流に比例する）に比例するので、平行にあるコンデンサーの容量は、単純にそれらの和である。
直列にある電源、スイッチ、抵抗、コンデンサーからなる回路は、"RC回路"と呼ばれる。この回路について、Kirchoffの電圧法則は、
電荷の定義で正確に表現すると、これは、
これは、微分式であり、その解は指数関数である。スイッチが閉じたとき、コンデンサーが時間ごとに電荷する。
ここで、Qは時間tでの電荷であり、Q fはコンデンサーでの最終電荷である。
付記：Q とQ fは決して等しくない。しかし、tが非常に大きくなると、QはQ fに近くなる。R Cの積は、"時定数"と呼ばれ、RC回路の特徴的な量である。時間tがR Cの時、コンデンサーは最終値の一部が電荷している（1 - 1 / e、約63%）。その過程は漸近的なので、時定数（"終着時間"の類ではない）を使う必要がある。その値は任意の選択である。（べき指数が負の時）自然に指数的な定義で選ぶ。
コンデンサーが"完全に"充電されたとき、スイッチを開くことができ（理想的には）電荷はコンデンサーから漏れない。もし電源が取り除かれ、スイッチを閉じるとコンデンサーは時間が経つにつれ放電する。
このシナリオでは、時定数がコンデンサーが初めの値の 1 / e（約37%）まで放電する時間を表す。下のグラフは、時定数が0.5の充電と放電を示す。
もしこの議論が少し無意味なようなら、全てのランビエ紋輪が小さなRC回路のように動くということを指摘しよう。またRC回路は商用技術として広く使われている。あなた方の車の間欠ワイパーを制御しているもの、それである。
次の章は軸索突起のケーブルモデルです。
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1996, Kenneth R. Koehler. All Rights Reserved. This document may be freely reproduced provided that this copyright notice is included.
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