캐패시턴스: 캐패시터 / 콘덴서 / 베터리 다 같은말 아닌가요?

안녕하세요. 대천사의집입니다. 전기, 전자에서 캐패시터와 콘덴서는 같은 말입니다. 전기를 저장했다가 방전하는 장치로 이것은 배터리와 같은데요. 그러면 이 세 단어 다 같은 말이냐 하면, 아닙니다. 여기서는 이들의 차이점에 대해서 이야기해 보겠습니다.

 

목차

 

캐패시터와 콘덴서

캐패시터와 콘덴서는 전기에서 같은 말로 쓰입니다만 다른 곳에선 다른 의미로 쓰입니다. 열역학에서 콘덴서는 냉각을 통해 기체 물질을 응축(액체로 변환)하는 장치입니다. 광학에서 콘덴서는 빛을 집중시키는 장치입니다. 다시 말하면 캐패시터는 콘덴서의 한 종류라고 하면 맞는 말입니다. 전기 관련 쪽 사람들에게는 같은 말입니다.

캐패시터 / 콘덴서 사진출처-다음카페 재미있는 전자공작소

 

배터리

빠떼리라고 부르는 정식명칭 배터리는 화학반응을 이용해 전기를 저장했다가 방출하는 장치죠. 앞에서 이야기한 캐패시터, 콘덴서와의 차이는 벌써 보이는 덩어리가 다릅니다. 배터리는 캐패시터, 콘덴서에 비해 엄청 큽니다. 왜냐하면 우리들이 전기를 저장했다가 사용해야 하기 때문에 그렇죠. 캐패시터, 콘덴서는 우리들이 전기를 사용하기 위한 장치가 아닙니다. 전기, 전자적인 기능을 위한 부속품이죠.

 

교류를 직류로 바꿔주는 정류기에서 앞서 본 콘덴서가 사용됩니다. 이 정류기로 배터리를 충전하고요.

 

 

교류가 직류로 바뀌는 원리

 

 

 

분극작용

캐패시터는 전기를 저장했다가 방출하도록 만들어졌는데요. 어떻게 전기를 저항할까요. 바로 분극작용이라는 현상때문에 전기에너지를 저장할 수 있습니다. 다음 그림은 분극작용을 설명합니다.

분극작용

캐패시턴스

극판이라고 해서 도체로 만든 두개의 판 사이에 유전체(전기장 안에서 극성이 분리되는 물체, 우리가 알고있는 대부분의 부도체는 유전체입니다)라고 하는 물체를 끼워넣고 직류전원의 플러스와 마이너스를 각각의 극판에 흘려보냅니다. 그러면 유전체 안의 전자가 양 극판으로 몰리게 되는데 극판의 극성에 반대 성질의 전자가 양쪽으로 분리가 되요. 이걸 분극작용(현상)이라고 합니다. 이렇게 되면 전기가 흐르지 않는 대신 유전체 안으로 일종의 정전기가 쌓이게 됩니다. 이걸 '캐패시턴스(capacitance)'라고해서 '정전용량'이라고도 합니다.

 

캐패시턴스 공식

전기용량은 대전체에서 전압 당 전하량 총합의 비이며, 일반적으로 C로 표기합니다. 캐패시턴스 공식은 대전체의 형태와 배치에 따라 다르게 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 평행판 캐패시터의 경우 캐패시턴스 공식은 다음과 같습니다.

여기서 ϵ0​는 진공의 유전율, ϵr​는 유전체의 상대유전율, A는 평행판의 면적, d는 평행판 사이의 거리입니다.

 

예를 들어, 평행판의 면적이 0.01 m^2, 평행판 사이의 거리가 0.001 m, 유전체의 상대유전율이 2인 평행판 캐패시터의 캐패시턴스를 구하려면 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

여기서 F는 패럿(Farad)이라는 단위로, 정전용량의 단위입니다. 이렇게 해서 평행판 캐패시터의 캐패시턴스를 구할 수 있습니다.

 

전압 전류 저항

전압 전류 저항