실험 목적
1. 커패시터의 기본 특성을 익힌다.
2. 커패시터의 판별법을 익힌다.
3. 커패시터의 직/병렬 연결 시 특성을 이해한다.
4. 직류 전원 연결 시 커패시터 특성을 이해한다.
5. 교류 전원 연결 시 커패시터 특성을 이해한다
커패시터는 절연체라고 하는 절연 물질로 분리시킨 2개의 전도성 금속판으로 구성된 전기 장치이다.
(1)커패시턴스와 에너지
커패시터가 저장할 수 있는 단위 전압 당 전하량이 커패시턴스이고 C로 나타낸다. 즉, 커패시턴스는 전하를 저장할 수 있는 커패시터의 능력을 크기로 나타낸 것이다. 커패시턴스의 단위는 패럿이고 1F은 전하 1C이 극판 양단에 걸쳐 1V로 저장 될 때의 커패시턴스의 크기이다.
C=Q/V , Q=CV , V=Q/C
여기서, Q는 전하(C)이고, V는 전압(V)이다. 커패시터는 두 극판에 반대 전하로 이루어진 전자기장의 형태로 에너지를 저장한다.
쿨롱의 법칙을 설명하면 “두 대전된 물체 사이에 존재하는 힘은 두 전하의 곱에 비례하고 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다.”
F=kQ1Q2/d²(N)
커패시터의 극판 위에 있는 전하 사이의 힘이 커질수록 에너지는 더욱 더 많이 저장된다. 그러므로 저장된 에너지의 총량은 쿨롱 법칙에 의해 전하가 많이 저장할수록 힘이 커지기 때문에 커패시턴스에 비례한다. 커패시터에 대한 에너지 공식은 다음과 같다.
W=CV²/2
(2)커패시터의 물리적 특성
커패시턴스는 극판 면적 S에 의해 결정되는 극판의 물리적 크기에 비례한다.
커패시턴스는 극판 사이의 거리에 반비례한다.
커패시터의 극판 사이의 절연 물질은 유전체라고 한다. 전 자기장의 축적 능력을 유전 상수 또는 비유전율이라고 하고 ℰr으로 표시한다.
C = ℰS/d = ℰ0ℰrS/d (F)
ℰ0=8.854 X 10-12승(F/m)로 진공의 유전율
ℰr:비유전율(유전상수)
S: 극판 면적(m²)
d: 극판 거리(m)
2013.02.26
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