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전기이론
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정전기·콘덴서
콘덴서(커패시터)
Capacitor Basics
콘덴서란?
🔋 콘덴서 = 전기를 잠깐 저장하는 그릇
①두 장의 금속판을 가까이 놓으면 → 전기를 저장할 수 있어요
②금속판 사이에 유전체(절연물)를 넣으면 더 많이 저장
③비유: 물탱크에 물을 담았다가 한꺼번에 쏟는 것과 비슷
④카메라 플래시, 전자제품 전원에 많이 사용
정전용량 C — 얼마나 저장할 수 있을까?
평행판 콘덴서 — 극판 간격을 바꿔보세요
극판 간격 d
5 mm
💡 정전용량을 키우려면?
①극판 면적 A를 크게 → C 증가
②극판 간격 d를 작게 → C 증가
③유전율 ε이 큰 재료 → C 증가
④비유: 물탱크가 넓고 깊을수록 물을 더 많이 담는 것!
정전용량
C = ε
A
d
C: 정전용량[F], ε: 유전율, A: 면적[m²], d: 간격[m]
직렬·병렬 합성
합성
📊
콘덴서 직렬 vs 병렬
구분
직렬 연결
병렬 연결
연결 모양
일렬로 줄서기
나란히 나란히
합성 공식
1/C = 1/C₁ + 1/C₂
C = C₁ + C₂
특징
용량 감소
용량 증가
비유
물탱크 직렬 → 물 흐르기 어려움
물탱크 병렬 → 더 많이 저장
⚠️ 주의! 저항과 정반대!
①저항 직렬: R = R₁ + R₂ (더함)
②콘덴서 직렬: 역수로 더함 (줄어듦)
③저항과 콘덴서의 합성은 정반대라고 외우세요!
정전에너지
콘덴서 저장 에너지
W =
1
2
CV
2
W: 에너지[J], C: 정전용량[F], V: 전압[V]
다른 형태
W =
Q
2
2C
=
1
2
QV
Q = CV 관계를 이용한 변환
💡 에너지 저장 핵심
①전압이 2배 → 에너지는 4배 (V²에 비례)
②용량이 클수록 더 많은 에너지 저장
③충전: 전기 저장 / 방전: 저장된 전기 방출
총정리
정전용량
C = ε
A
d
면적↑ 간격↓ → 용량↑
정전에너지
W =
1
2
CV
2
전압²에 비례
직렬 합성
1
C
=
1
C
1
+
1
C
2
직렬 → 용량 감소 (저항과 반대!)
병렬 합성
C = C
1
+ C
2
병렬 → 용량 증가 (저항과 반대!)
🎯 시험 포인트
①C = εA/d — 면적 비례, 간격 반비례
②직렬 합성: 역수 더하기 (저항과 반대!)
③병렬 합성: 그냥 더하기
④에너지 W = ½CV² — V²에 비례
⑤단위: [F] 패럿, 실제로는 [μF], [pF] 사용
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