応用情報技術者 2021年 春期 午前2 問24
問題文
コンデンサの機能として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：交流電流は通すが直流電流は通さない。（正解）
イ：交流電流を直流電流に変換する。
ウ：直流電流は通すが交流電流は通さない。
エ：直流電流を交流電流に変換する。
コンデンサの機能【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：コンデンサは交流電流を通し、直流電流を通さない特性を持ちます。
- 根拠：コンデンサは電荷を蓄える性質があり、直流では充電後に電流が流れなくなるためです。
- 差がつくポイント：交流と直流の違いを理解し、コンデンサの充放電動作を正しくイメージできるかが重要です。
正解の理由
ア: 交流電流は通すが直流電流は通さない。が正解です。コンデンサは電極間に絶縁体（誘電体）を挟んでおり、直流電流は一度充電されると電流が流れなくなります。一方、交流電流は電圧が周期的に変化するため、充放電を繰り返し、結果的に電流が流れるように見えます。これが「交流を通し直流を通さない」という性質の根拠です。
よくある誤解
コンデンサが直流を完全に遮断するわけではなく、充電時に一時的に電流が流れる点を誤解しやすいです。交流を直流に変換する機能はダイオードなどの整流回路の役割です。
解法ステップ
- コンデンサの基本構造（2つの導体板と誘電体）を理解する。
- 直流電流が流れる場合の動作を考える（充電後は電流が止まる）。
- 交流電流が流れる場合の動作を考える（電圧変化により充放電が繰り返される）。
- 選択肢の内容とコンデンサの動作を照らし合わせる。
- 交流を通し直流を通さない特性を示す選択肢を選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- イ: 交流電流を直流電流に変換する機能は整流回路の役割であり、コンデンサ単体ではできません。
- ウ: 直流電流は通すが交流電流は通さないというのは誤りで、逆の特性です。
- エ: 直流電流を交流電流に変換する機能はインバータなどの回路が担当し、コンデンサの機能ではありません。
補足コラム
コンデンサの交流を通す性質は「交流通過特性」と呼ばれ、フィルタ回路やタイミング回路など多くの電子回路で利用されます。直流成分を遮断し交流成分のみを通す「カップリングコンデンサ」としての役割も重要です。
FAQ
Q: なぜコンデンサは直流を通さないのですか？
A: コンデンサは電荷を蓄えるため、直流電圧がかかると一度充電され、その後は電流が流れなくなるからです。
A: コンデンサは電荷を蓄えるため、直流電圧がかかると一度充電され、その後は電流が流れなくなるからです。
Q: コンデンサはどのように交流を通すのですか？
A: 交流電圧は周期的に変化するため、コンデンサは充放電を繰り返し、結果的に電流が流れるように見えます。
A: 交流電圧は周期的に変化するため、コンデンサは充放電を繰り返し、結果的に電流が流れるように見えます。
関連キーワード: コンデンサ、交流電流、直流電流、電気回路、フィルタ回路
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