전자공학 5. Capacitance 이해와 의미 그리고 공식

Capapcitance-즉 정전 용량에 대해 알아본다.

 

일반적으로 전기는 평소에도 상호작용하지만 주변에 전기적 물체가 없다면 물체내에 가만히있기 마련이다. 이렇게 전기가 물체에 정지된 상태로 존재할때의 상태를 정전기라고 한다. 만약 다른 물체나 전기작 상호작용으로 전기가 이동한다면 이것을 우리는 동전기라고 한다.

 

여기서 Capacitance란 전기적인 기능을 말하며 이 전기적인 기능을 하는 부품을 콘덴서(Condenser)라고 한다. -귀뚜라미 콘덴서할때 그 거 맞다.

기본적인 콘덴서의 구조

콘덴서는 평행한 2장의 금속판으로 가능하면 면적이 넓게 만든 부품이다. 

마주보는 2장의 금속판에 전압을 인가하면 +와-가 각각 양쪽극에 축적되는데 이를 우리가 익히 알고있는 충전(charge)라고한다. 이때 2장의 금속판에 인가된 전하에의해 금속판 사이에는 전장이 발생하는데 전장은 전기력을 갖고 있어 전하에 대해 인력또는 척력에 의해 +전압의 안쪽 표면에는 -전하가, -전압쪽에는 +전하가 각각 존재한다. 

 

콘덴서의 기본적인 역할은 이처럼 충전이고 충전한 전하량을 변경할 수 없는 콘덴서를 고정콘덴서, 변경가능한 것을 가변콘덴서라고 한다.

 

여기서 정전용량 C=Q/V (F) 은 가한전압에 의해 충전된 전햐의 양의 비율을 말한다.

값이 크면 클수록 더 많은 전하의 축적이 가능하고 값이 낮으면 전압을 높게 넣어도 충전이 거의 되지 않음을 의미한다.

좀 더 자세히 본 판과 판사이에서 C에 영향을 주는 요소들

여기서 C는 각 마주보는 판의 면적이 클수록 극판간의 전계가 클수록 커진다. 또 여기에는 

C= εS/d (F) 이라는 식으로도 변형이 가능한데  ε는 유전율을 의미한다. 즉 유전율이 클수록 C값이 커지는것.

 

일반적으로 콘덴서는 직류를 통과시키지 않는다. 이 말인즉슨 전류가 흐르지 않기에 저항은 무한대로 볼 수 있는것

 

물론 전압을 올리다보면 너무 커진 전기가 통하기도 하는데 이처럼 직류를 방해하는 힘을 저항력이라고 하며 콘덴서의 Reactance라고 한다. 여기서 이상한 식이 하나 나오는데

Reactance의 간략한 설명

Xc=1/ωC=1/2πfC (ω는 오메가,f는 주파수)이다. 이 식을 굳이 하나하나 풀어볼 필요는 없고  단순히 f즉 주파수가 낮을수록(직류에 가까울수록) 전류는 흐르기 어렵고, 콘덴서의 용량이 작을수록 전류가 흐르기 어려움을 의미한다.

*Xc는 용량성 리액턴스를 의미

 

오늘은 Capacitance와 Condenser에 대해 알아보았습니다. 질문은 언제나 환영입니다.

 

감사합니다.