콘덴서 캐패시터 두 도체 사이의 거리와 정전용량의 관계

두 도체 사이의 거리와 정전용량의 관계

정전용량이란 축전기가 전하를 저장할 수 있는 능력을 나타내는 물리량입니다. 이는 축전기의 구조, 특히 두 도체판 사이의 거리와 밀접한 관련이 있습니다.

 

• 두 도체판 사이의 거리가 멀어질수록 정전용량은 감소합니다.
• 두 도체판 사이의 거리가 가까워질수록 정전용량은 증가합니다.

왜 그럴까요?

• 전기장의 세기: 두 도체판 사이의 거리가 멀어지면 전기장의 세기가 약해집니다. 전기장이 약해지면 같은 양의 전하를 저장하기 위해 더 큰 전위차가 필요하게 되고, 이는 정전용량이 감소하는 것을 의미합니다. 반대로, 거리가 가까워지면 전기장이 강해져 적은 전위차로도 많은 전하를 저장할 수 있으므로 정전용량이 증가합니다.
• 전기력선: 전기력선은 전하로부터 나와 다른 전하로 들어가는 가상의 선입니다. 두 도체판 사이의 거리가 가까워질수록 전기력선의 밀도가 증가하고, 이는 더 많은 전하를 저장할 수 있음을 의미합니다.

평행판 사이의 전기력선 출처:www.researchgate.net

 

 

수식으로 나타내면:

평행판 축전기의 경우, 정전용량 C는 다음과 같은 식으로 표현됩니다.

C = ε₀ * (A / d)

• C: 정전용량 (F)
• ε₀: 진공의 유전율 (8.85 × 10^-12 F/m)
• A: 도체판의 면적 (m²)
• d: 두 도체판 사이의 거리 (m)

위 식에서 알 수 있듯이, 정전용량 C는 도체판 사이의 거리 d에 반비례합니다. 즉, d가 증가하면 C는 감소하고, d가 감소하면 C는 증가합니다.

실생활에서의 예시

• 콘덴서: 전자기기에서 전기를 저장하는 부품인 콘덴서는 두 개의 도체판으로 구성되어 있습니다. 콘덴서의 용량을 조절하기 위해 두 도체판 사이의 거리를 조절하는 방식이 사용됩니다.
• 캐패시터: 캐패시터 역시 콘덴서와 같은 원리로 작동하며, 두 도체판 사이의 거리를 조절하여 용량을 변경할 수 있습니다.

 

 

 

전기기능장 필기 합격을 위한 첫걸음