정전용량,커패시턴스,

커패시턴스(Capacitance)

 

축전기(capacitor 커패시터) 또는 콘덴서(condenser)가 전하를 충전할 수 있는 능력으로 기호는 C를 사용하고 단위는 패럿(F, Farad)을 사용합니다. 정전 용량(커패시턴스)은 전극이 전하를 축적하는 능력을 나타내는 값으로 전극의 모양과 전극 사이의 유전체 종류에 따라 값이 결정 됩니다.

 

C = Q/V[F] 로 1F는 1V의 전압을 가해서 1C의 전하가 축적되는 정전 용량을 말합니다.

 

- 대전 : 어떤 물질이 양 또는 음전기를 띠는 것

- 대전체 : 전기를 띤 물체

- 충전 : 전기적으로 중성인 대전체가 전하를 가지게 되는 것

- 방전 : 대전체가 가지고 있던 전하를 잃어 버리는 것

- 접지 : 도체를 대지에 연결하는 것

- 정전기(靜電氣, Static electricity) : 대전에 의해 생성된 전하가 절연체 위에서 정지되어 있는것

- 정전기력(electrostatic force) : 두 전하 사이에 작용하는 인력(다른 종류의 전하) 또는 척력(같은 종류의 전하)을 말하며, "두 전하 사이에서 작용하는 힘은 두전하 크기의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다."는 쿨롱의 법칙과 연관성이 있습니다.

- 정전 유도 : 대전체 A에 도체 B를 가까이 대면 A와 가까운 쪽에는 A와 다른 종류의 전하가 먼 쪽에는 A와 같은 종류의 전하가 나타나는 현상

 

 

■ 콘덴서, 커패시터

 

- 2개의 도체 사이에 유전체를 넣어 전하를 충전할 수 있는 능력(커패시턴스)을 갇도록 만들어진 장치

- ε : 유전율[F/m], l : 극판 간의 간격[m], A : 근판의 면적[㎡] 일때 커패시턴스 C는 다음과 같습니다(평판 도체의 정전 용량).

C = εA/l[F]

- 위의 공식으로 유추할 때 큰 정전 용량의 콘덴서를 얻으려면 극판의 면적을 크게, 극판 간의 간격을 좁게, 비유전율이 큰 절연체를 사용하면 됩니다.

- 콘덴서는 크게 축전기의 전기 용량을 자유롭게 조절할 수 있는 가변 축전기 또는 바리콘(variable condenser, 가변 콘덴서) 또는 트리머(trimmer) 콘덴서와 용량이 고정된 고정 콘덴서를 나눌 수 있습니다.

- 고정 콘덴서에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

> 마일러 콘덴서 : 유전체로 플라스틱 필름사용. 용량의 정밀도가 높고 주파수 특성이 우수

> 마이카 콘덴서 : 표준 콘덴서로 운모와 금속 박막 사용. 온도 변화에 따른 용량 변화가 작고 절연 저항이 높은 특성을 가짐

> 세라믹 콘덴서 : 가장 많이 사용하는 콘덴서로 유전체로 산화 티탄등을 사용. 가격 대비 성능 우수

> 전해 콘덴서 : 전기 분해로 금속 표면에 산화 피막을 만들어 유전체로 사용. 소형으로 큰 정전 용량을 얻을 수 있음. 교류 사용 불가. 극성이 있어 직류 회로에 사용

 

■ 콘덴서의 접속

 

- 콘덴서들을 병렬로 접속하면 합성 정전 용량은 각 콘덴서의 정전 용량의 합과 같습니다.

C = Q / V = C1 + C2 + C3

- 콘덴서들을 직렬로 접속하면 합성 정전 용량은 각 콘덴서의 정전 용량의 곱을 합으로 나눈 값입니다. 합성 저항의 반대 유형.

C = Q / V = C1C2C3 / C1 + C2 + C3 = 1 / (1/C1 + 1/C2 + 1/C3)

 

 

■ 정전 에너지

 

- 정전에너지 : 콘덴서에 전하를 축적시키는 데 필요한 에너지. 임의 도체에 전하 Q[C]를 축적시키기 위해 필요한 1/2일 W는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

W = 1/2 Q^2/C = 1/2 QV = 1/2 CV^2[J]

- 단위 체적당 에너지 W0 = 1/2 D^2/ε = 1/2 DE = 1/2 εE^2

 

 

■ 정전 흡인력

 

- 정전 흡인력은 에너지가 흡수될수록 양 극판이 서로 가까워 지는 것을 말하며 다음과 같은 식으로 표현 할 수 있습니다.

F = 1/2 εE^2 단위 체적당 에너지와 동일합니다.

- 정전 흡인력은 정전 전압계, 집진 장치, 자동차 도장 등에 활용 됩니다.

출처: https://ibosuk.tistory.com/243 [아이보석]