Electrostatic Capacitance   커패시턴스

1. 정전용량 (커패시턴스, Capacitance)  :  기호 C

  ㅇ ①  유전 물질(유전체)이, 전하를 축적할 수 있는 능력 

  ㅇ ②  회로에서, 정전 에너지의 저장 능력
     - 정전 에너지의 저장 가능한 수동 선형 소자  ☞ 커패시터 참조
     - 자기 에너지의 저장 가능한 수동 선형 소자  ☞ 인덕터 참조


2. 정전용량의 단위  :  패럿 [F (Farad)]

  ㅇ SI 단위계

     - ① (물질 관점)  축적된 전자 1 mol이 갖는 전하량 (전기용량)           ☞ 패러데이 법칙 참조
        .  1 [F] = (1.60 x 10-19[C]) x (6.02×1023 [1/mol]) 
                 ≒ 96485 [C/mol]

     - ② (회로 관점)  전위를 1 [V] 상승시키는데 1 [C (쿨롱)]의 전하가 필요한 용량 : C = Q/V [F]
        .  1 [F] = 1 [C]/[V]

  ㅇ 마이클 패러데이의 이름을 따서 단위명이 만들어짐
     * Michael Faraday : 영국 물리학자 (1791~1867)


3. 정전용량의 표현식

  ㅇ 양 극판 사이에 자유공간이 있는 경우
     -   Co = Q/V = εo A / d
        . ( εo: 유전율, A : 면적, d : 평판 거리 )
        .  정전용량 크기는 평판 면적이 클수록, 평판 거리가 작을수록 커짐

  ㅇ 양 극판 사이에 자유공간이 아닌 유전물질(유전체)이 있는 경우
     -   C = Q'/V = ε  A / d  = εoεr  A / d
        . ( εr  : 유전상수(비유전율) )
        . 정전용량 크기는 유전물질의 유전상수에도 비례

    


4. 정전용량의 직병렬 연결

   


5. 부유 커패시턴스, 부유 정전용량, 부유 용량 (Stray Capacitance)

  ㅇ 통상, 전선과 대지 간, 전선 상호 간, 배선,접점,회로 기판 사이에 생기는 정전용량
     - 유전체로 분리된 두 전도 물질 사이에 전위차가 있고,
     - 약간의 누설전류 있을 때 주로 발생
  ㅇ 이는, 회로 사이에 원치 않는 결합(커플링)을 야기시킴
     - 높은 주파수에서, 이러한 부유 용량이, 신호에 바이패스 경로를 제공해, 회로 성능에 영향 미침
  ㅇ 때론, "기생 용량"이라고도 불리며, 주로 고주파 회로 설계 시에 고려해야 할 요소임


6. 2선식 케이블의 정전용량

  ㅇ 여름철에 대기의 온도가 높아지면 케이블 길이와 부피가 약간 증가되어,
     정전용량의 값이 약간 증가됨

  ※ 정전용량 식 ☞ 전송선로 공식 참조

  ㅇ 2선식 양 도선 간에 정전용량은, 
     - 직류 전류의 경우, 단선의 상태로 나타나고, 
     - 교류 전류의 경우, 전송손실을 일으킴