[C] 커패시턴스(Capacitance) 정리

1 . 커패시턴스(Capacitance : 정전용량)

- 콘덴서, 커패시터라고 불리는 소자는 커패시턴스(Capacitance) 특성을 가진 수동소자

- 커패시턴스는 정전용량이라 불리며, 대전을 통해 전하를 저장할 수 있는 능력

- 표기기호는 C를 사용하고, 단위는 F(패럿)을 사용

- 1F = 1V의 전압을 가하였을때 1Q(쿨롱)의 전하량을 축적할 수 있는 능력을 의미

(1) 전하량

Q(전하량) = C(커패시턴스) * V(전압)

커패시터 양단에 전압 V를 인가하면 커패시턴스 C와의 곱만큼의 전하량이 저장. 이를 충전이라 함

충전된 커패시터 양단에 전력을 소비하는 부하를 연결하면 저장된 전하량은 부하를 통해 소비. 이를 방전 이라함

(2) 전류

I = C ( dv(t) / dt )

커패시턴스 양단 전압의 시간당 변화량이 클수록 커패시턴스를 관통하는 전류가 커짐

이 성질로 인하여 DC 성분은 차단하고, AC 성분을 통과시키는 특성을 가진다.

고주파신호 일 수록 전류는 커패시턴스를 잘 통과하게 된다.

(3) 합성 커패신턴스 계산

커패시턴스의 직렬 연결 : C1*C2 / C1+C2

증명 : Q = C1 *V1 = C2 * V2 이므로  Vtotal = V1 + V2, Vtotal = Q( 1 / C1 + 1 / C2 ) = Q( 1 / Ctotal )

직렬 연결은 두 평행판 사이의 거리가 더 멀어진 것과 같다. 즉 , 커패시턴스가 직렬로 연결되면 합성커패시턴스는 작아진다.

커패시턴스의 병렬 연결 :  C1 + C2

증명 : C1, C2의 양단 전압은 같기 때문에 Q1 = ( Qtotal * C1 / Ctotal ), Q2 = ( Qtotal * C2 / Ctotal ) = Qtotal = Q1+Q2 이므로 두 식을 정리하면 위와 같이 된다는 것을 알 수 있다.

병렬 연결은 단면적이 넓어진 것과 같다. 따라서, 커패시턴스의 병렬 합성 커패시턴스는 커지게 된다.

(4) 용량성 리액턴스(Reactance)

- 리액턴스는 AC 성분 (주파수가 있는 신호)의 흐름을 막는 저항 성분을 의미

- 커패시턴스는 DC는 차단하고 AC는 잘 흐르게 하는데, 이 AC를 얼마나 잘 흐르게 하는가에 대한 특성값으로 이해할 수 있다.

- 커패시턴스에서의 리액턴스는 용량성 리액턴스라고 하며,  AC에서 저항과 같이 전력을 소비하며 전류를 제한하는 것이 아니라, 에너지를 저장하며 전류를 제한한다.

2 . 커패시터(Capacitor)

- 커패시터라고 불리는 소자는 위에서 열심히 정리한 커패시턴스의 특성을 가진 소자

- 회로에서 C로 표기되며, 단위는 F(패럿)

- 회로 설계에서 매우 중요한 소자

- 두개의 도전체 사이에 절연체를 삽입하여 커패시턴스 특성을 최대로 갖는 구조로 만들어짐

 

2편에서 계속됨....