캐패시터 용량

커패시터의 용량 (1)

만약 커패시터에 축적된 전하를 Q, 커패시터에 인가된 전압을 V라고 하면

앞서 나왔던 C가 여기에서도 등장한다. 여기에서 비례상수 C는 전극이 전하를 축적할 수 있는 능력의 정도를 나타내는 상수로서 정전용량(Capacitance)라고 한다.

즉, 정전용량(Electrostatic capacity)란 유전체의 전하 축적능력을 의미하는 것이라고 할 수 있다.

이 정전용량의 단위는 패럿(farad)으로 기호로는 F로 나타낸다. 그러나 이 F(farad)은 너무 큰 단위이기 때문에 보통 기본 단위로 pF(pico farad)을 많이 사용한다.

이 1F의 정전용량은 1V의 전압을 커패시터에 인가했을 때 1C의 전하가 축적된 경우의 값이라고 할 수 있다.

 

커패시터의 용량 (2)

그림4. 정전용량

커패시터의 정전용량 C는

로 쓸 수 있다.

여기에서 ε은 유전율(permittivity)(단위 : F/m)이며 S는 극판의 면적(단위 : m²), d는 극판사이의 간격(단위 : m)이다.

이 수식에 따르면 커패시터의 용량을 결정하는 세가지는

   1. 극판의 면적

   2. 극판 간의 간격을 좁게 함

   3. 유전율체로 사용된 재료

임을 알 수 있다.

그러므로 커패시터의 정전용량 C를 크게 하는 방법은1. 금속판의 면적을 넓게 하는 방법

   2. 금속판 사이의 간격을 좁게 하는 방법

   3. 금속판 사이에 넣는 절연물을 비유전율이 큰 것으로 사용하는 방법

이 있다.

만약에 두장의 금속판이라도 그 간격을 반으로 하면 정전용량 C는 2배로 되며 금속판의 면적을 2배로 하면 역시 정전용량은 2배가 된다. 따라서 정전용량은 극판의 면적에 비례하고 극판의 간격에 반비례함을 알 수 있다.

그림5. 극판의 면적과 정전용량

여기에서 주의해야 할 점이 있다. 만약게 금속판의 극히 작은 일부라도 접촉되면 당연히 정전용량은 0으로 된다.

따라서 종이와 같은 절연물을 넣으면 판이 접촉하는 것을 방지하면서 유전율을 높여 정전용량을 크게 할 수 있게 된다.