정전 용량은?

정전 용량은?

정전용량이란 콘덴서 등에서 얼마나 전하가 축적되는지를 나타내는 양으로 전기용량(전기용량)이라고도 부릅니다.

대전체의 전위와 대전량은 다음과 같은 비례관계가 됩니다.

Q=CV[C]

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이 비례 정수 C를 정전 용량이라고 부르며 단위는[F:패러드]로 나타냅니다.

전하량이 1C이고 전위차가 1V인 경우 1F가 됩니다.다만, 이 단위는 너무 커서 실용적인 단위로서는, 1 F의 100만분의 1(10-6)의 단위인 μF(마이크로파라드)나, 1 F의 1조분의 1(10-12)의 단위인 pF(피코파라도)로 나타내는 것이 일반적입니다.

1F=106μF=1012pF

​용기에 넣은 물의 양이 전하량, 물의 높이가 전위, 용기 바닥의 면적이 정전 용량이라고 생각합니다.

같은 양의 물을 바닥 면적의 작은 용기에 넣으면 수위는 금방 상승하지만, 바닥 면적의 큰 용기에 넣어도 수위 상승은 적다는 것입니다.

즉 정전용량은 대전체를 저장하는 용기로 생각했을 때 그 크기(용량)를 나타내는 것으로 생각됩니다.

이 예에서 물과 전자의 차이는 물은 수위가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흘러 결과적으로 수위는 동일하지만 전자의

경우 전자를 방출한 쪽의 전위가 상승하여 들어온 쪽의 전위가 하강하는 것입니다.

이것은 전자가 플러스로, 후자가 마이너스로 대전하는 것을 의미합니다.

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정전 용량 계산

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정전용량을 계산할 경우 대전체의 크기와 형상, 주위 상황에 따라 아래 수식으로 산출할 수 있습니다.

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구형 도체의 경우

구상 도체로 반경 a[m]의 경우에 전하[Q]를 주었을 때의 표면 전위는

V=Q/4πε0a[V]

되고, 정전용량은

C=Q/V=4πε0a[F]

가 됩니다.

 

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