| English | 의미 |
|---|---|
| capacitor/kəˈpæsɪtə/ | 콘덴서(축전기) |
| capacitance/kəˈpæsɪtəns/ | 정전용량(전용) |
| farad/ˈfæræd/ | 파라드 |
전하를 모아 순식간에 방출하는 장치
- 카메라 플래시는 조용히 충전된 후 눈 깜짝할 만에 에너지를 방출합니다.
- 이 전하를 저장하는 부분은 콘덴서(Capacitor) 입니다.
- 그것은 단순히 같은 크기의 반대 전하를 가진 두 도체입니다.
- 콘덴서는 모든 회로, 타이머, 전원 공급장치에서 발견됩니다.
정전용량 = 전하량 per 보트
- 정전용량(Capacitance) $C$은 보트당 콘덴서가 저장할 수 있는 전하량을 측정합니다.
- $C = \dfrac{Q}{V}$의 단위는 **피라드(F)**입니다 (1 F = $= 1$ C/V).
- 동일한 전압에서 더 많은 전하를 저장한다는 것은 더 큰 $C$임을 의미합니다.
- 두 판은 항상 $+Q$과 $-Q$을 띱니다 — 크기는 같고 부호는 반대입니다.
콘덴서 충전
전압 및 판 간격 변경 시 저장된 전하와 장의 반응을 확인.
정전용량의 정의는:
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$C = Q/V$: 볼트당 저장 전하량, 단위는 파라드(farad).
정전 용량의 SI 단위는 ____이다.
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1파라드는 $= 1$ C/V이다.
기하학이 정전용량을 결정합니다
- 평행판의 경우, $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d}$입니다.
- 더 큰 판 (넓이 $A$ 증가)은 더 많은 전하를 저장하므로, 더 큰 $C$을 가집니다.
- 더 가까운 판 (간격 $d$ 감소)은 더 많은 전하를 저장하므로, 더 큰 $C$을 가집니다.
- $C$은 모양과 크기에만 의존하며, $Q$이나 $V$에는 의존하지 않습니다.
평판 콘덴서의 정전 용량을 증가시키기 위해:
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$C = \varepsilon_0 A/d$: 간격 $d$이 작아지면 $C$이 증가합니다. 전압은 $C$ 변하지 않습니다.
고정된 판 쌍의 정전 용량은 전압을 높여도 변하지 않는다.
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$C$는 기하학적 형상에만 의존하며, 더 높은 $V$은 단순히 더 많은 $Q$을 저장할 뿐이다.
저장된 에너지
- 콘덴서를 충전하면 에너지가 장(Field)에 저장됩니다: $U = \tfrac12 C V^2$.
- 등가 형태: $U = \tfrac12 QV = \dfrac{Q^2}{2C}$입니다.
- 플래시는 이 에너지를 빠르게 방출하여 밝은 펄스를 만듭니다.
- 전압을 두 배로 늘리면 에너지를 네 배 더 저장할 수 있습니다.
$2\ \text{F}$ 정전 용량의 콘덴서가 $3\ \text{V}$로 충전될 때, 저장된 에너지(J)를 구하시오.
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$U = \tfrac12 CV^2 = \tfrac12 (2)(3^2) = 9\ \text{J}$.
판 사이의 전기장
- 판 사이에서는 전기장이 균일합니다: $E = \dfrac{V}{d}$.
- 판을 더 가까이 밀면 ($d$ 감소) 동일한 $V$은 더 강력한 장을 생성합니다.
- 너무 강하면 간격을 따라 스파크가 발생하는데, 이것이 콘덴서의 전압 한계입니다.
- 이 균일한 장은 장(Field) 단원에서 다루었던 평행판 모델입니다.
콘덴서에 대한 모든 참인 문장을 선택하십시오.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
等大且相反的电荷, 几何决定C, 能量为½CV². V를 높여도 C는 변하지 않음.
면적 $0.02\ \text{m}^2$인 두 판이 $1\ \text{mm}$ 거리만큼 떨어져 있습니다. $C$을 구하십시오. (해답: $\varepsilon_0 = 8.85\times10^{-12}$.)
- $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d} = \dfrac{(8.85\times10^{-12})(0.02)}{0.001}$.
- $C \approx 1.8\times10^{-10}\ \text{F} = 180\ \text{pF}$.
$C$은 기하학적 요인에만 의해 결정됩니다 — 넓이와 간격입니다. 전압을 높이는 것은 $C$을 변경하지 않으며, 단순히 동일한 콘덴서에 비례적으로 더 많은 전하를 밀어 넣을 뿐입니다 ($Q = CV$).
콘덴서는 두 판에 같은 크기의 반대 전하를 저장합니다: 정전용량 $C = Q/V$ (파라드). 평행판의 경우 $C = \varepsilon_0 A/d$ — 오직 기하학적입니다. 에너지 $U = \tfrac12 CV^2$를 저장하며, 판 사이에는 균일한 장 $E = V/d$이 존재합니다.