커패시터 (Capacitor)
콘덴서, 축전기
커패시터의 특성
- 처음 직류 전원이 커패시터에 연결되면 충전 시작
- 마치 도선이 단락된 것처럼 전류가 흐르다 점점 임피던스가 증가
- 커패시터의 양 단 전압도 점점 증가
- 충전이 완료되면 임피던스가 무한대에 가까움. 즉 커패시터에 의해 개방된다.
→ 커패시터는 직류 성분을 방해, 교류 성분은 통과
커패시터의 역할
- 에너지 저장
- 저장된 전하를 방전하며 회로에 에너지를 공급 e.g) 슈퍼 커패시터
- 전원 회로
- 교류 전원의 직류 평활
- 교류 전원 스파이크, 노이즈 파형 제거
- 신호 처리
- 주파수 필터
- 노이즈 제거
커패시턴스 (Capacitance)
커패시턴스
커패시턴스(=정전용량)는 커패시터가 전하를 저장하는 능력, 단위는 F(Farad=패러데이)
1V에 의해 1C가 저장될 때 1F의 정전용량을 가졌다고 한다.
높은 전압이 걸릴 수록 커패시터에 저장되는 전하량이 높다.
유전율의 정의
커패시터의 정전용량은 단면적과 거리에 비례한다. 이 비례 상수를 유전율이라고 정의한다.
커패시터의 도체의 단면적이 A, 거리가 d, 유전체의 유전율이 일 때 정전용량 C는
커패시터 명세 표기
세라믹 커패시터
- 내압 - 커패시터가 최대로 견딜 수 있는 전압, 숫자 0~3과 알파벳
- 정전용량 - 일반적으로 pF단위로, 앞 두 자리는 용량, 마지막은 승수
- 오차 - 알파벳 코드
일반적으로 극성 없음
전해 커패시터
전해질을 채운 전해 커패시터는 일반적으로 용량이 크고 크기가 크기 때문에 용량을 별도로 나타냄
단극 전해 커패시터는 보통 저렴하나, 극성의 반대 방향으로 연결 시 파괴 가능성 높음. 따라서 교류에서 사용 불가능하며, 교류에서는 양극에서 내압성이 좋은 양극 전해 커패시터를 사용하거나, 두 커패시터를 반대 방향으로 직렬 연결한 back-to-back 방식으로 사용해야 함.
커패시터 기호
왼쪽부터
- 양극 커패시터 - 일반적으로 세라믹 커패시터
- 단극 커패시터 - 휘어진 부분이 음극, 직선이 양극, 일반적으로 전해 커패시터
- 가변 커패시터(통칭 바리콘)
커패시터 병렬 연결
병렬 연결된 커패시터에는 모두 동일한 전압이 걸린다.
병렬 연결된 커패시터의 용량
각 커패시터에 축적되는 전하의 양은 각 커패시터의 정전용량에 비례한다.
커패시터 직렬 연결
직렬 연결된 커패시터에는 모두 동일한 양의 전하가 저장된다. (전하 보존 법칙)
직렬 연결된 커패시터의 용량
유도과정
직렬 연결된 커패시터에 모두 동일한 양의 전하가 저장된다.
소자가 직렬 연결된 회로에서 KVL에 따라
전압분배도 마찬가지로 에 비례한다.
RC 시정수 (RC time constant)
커패시터의 충전·방전은 지수함수를 따른다.
지수함수
충전 전압 로 일정하고, 저항 , 커패시턴스 , 소요시간이 t인 경우
- 충전하는 경우
- 방전하는 경우
따라서 일 경우, 충전시 방전시
RC시정수 (RC time constant)
저항()과 커패시터()로 구성된 회로에서 RC 시정수 (단위 초)는 아래와 같이 정의된다.
- 방전된 커패시터에 로 충전시 전압 가 0에서 의 63.2%로 충전되는 시간(초)
- 로 완충된 커패시터의 전압 가 의 100%에서 36.8%로 방전되는 시간(초)
인덕터 (Inductor)
코일
기초 물리량
자속(flux) · 자속쇄교수(Number of flux linkage)
단면을 지나는 자력선의 물리량
자속의 더 자세한 설명
TODO
자속쇄교수
전류와 단위는 Weber-Turn
파라데이 법칙
파라데이 법칙
자속새교수의 시간적 변화율은 기전력을 만든다
인덕턴스
= 전류의 변화량에 저항하는 성질
인덕턴스
1[A]의 전류에 의해 생기는 자속쇄교수가 1[Wb-T]일 때 1[H], 단위는 헨리, Henry (H)
인덕턴스 (전류의 변화량에 저항하는 관점으로 봤을 때)
초당 1[A]의 전류의 변화량으로 인해 발생하는 유도 기전력이 1[V] 일 때
따라서 전류가 줄어드는 상황에서 변화율은 음수, 도 음수이기 때문에 전류와 반대 방향에 기전력이 발생하여 저항한다.
인덕터 직·병렬 연결
저항과 동일하게 구해주면 된다
