直列コンデンサ計算ツールとは？
このツールは、直列に接続された2個以上のコンデンサの合成静電容量（トータルの容量）を求めるものです。コンデンサを一本の経路に数珠つなぎにすると、合成容量は必ず最も小さいコンデンサの値よりも小さくなります。これは「抵抗の直列接続」や「コンデンサの並列接続」とは逆の挙動です。
使い方
各コンデンサの静電容量をマイクロファラド（µF）単位で入力します。最初の2つの欄は必須で、3つ目と4つ目は任意です。そのため、2個・3個・4個のいずれの組み合わせでも計算できます。使わない欄は空白のままにするか0にしておけば無視されます。「計算」を押すと、直列接続時の合成静電容量が表示されます。
計算式の解説
基本となる式は次のとおりです。
$$\frac{1}{C_{\text{total}}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots + \frac{1}{C_n}$$
各コンデンサの静電容量の逆数をすべて足し合わせ、その合計の逆数を取ります。逆数を足し合わせる計算のため、結果は最も小さいコンデンサの影響を大きく受けます。コンデンサが2個だけの場合は、よりすっきりした「積÷和」の形にまとめられます。\(C_{\text{total}} = \frac{C_1 \times C_2}{C_1 + C_2}\)。
計算例
たとえば、10 µF と 20 µF のコンデンサを直列に接続したとします。すると $$\frac{1}{C_{\text{total}}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{20} = 0.10 + 0.05 = 0.15$$ となります。したがって \(C_{\text{total}} = \frac{1}{0.15} \approx 6.667\ \text{µF}\)。予想どおり、どちらのコンデンサよりも小さい値になります。
よくある質問
なぜ直列の合成容量は最小のコンデンサより小さくなるの？ 同じ電荷がすべてのコンデンサを通過する一方で、全体の電圧が各コンデンサに分配されます。これは実質的に電極間の距離を広げたのと同じ効果を生み、静電容量を下げるためです。
どの単位を使えばいい？ すべての入力に同じ単位を使ってください。このツールではマイクロファラド（µF）で入力し、結果も µF で返されます。単位をそろえてさえいれば、nF や pF でも計算式はまったく同じように成り立ちます。
耐電圧についてはどう考える？ 直列接続では各コンデンサにかかる耐電圧が合算されます。これが直列接続が使われる理由の一つでもあります。ただし、電圧を均等に分担させるために、同じ仕様のコンデンサを使うことをおすすめします。
