[연구노트] 평행판 축전기 분석
게시글 주소: https://orbi.kr/00073267673
위 그림에서 도선에 전압을 걸어주면 전자는 축전기의 왼쪽에서 출발하여 도선을 거쳐서 오른쪽까지 이동하게 된다. 여기서 주목할 점은 전자가 축전기 사이를 직접 이동하지 못한다는 것이다. 이는 축전기가 도선을 중간에 끊어놓았다고 봐도 무방하다. 대신 축전기 내부에는 우측 그림과 같이 전기장이 형성된다. 방향은 역시 전위가 낮아지는 쪽으로.
축전기의 핵심은 전기용량 C이다. 이는 각 축전기마다의 고유한 값으로, 걸린 전압에 대해 어느만큼의 전하량을 충전시킬 수 있는지에 대한 지표이다. 식으로 정리하면 Q=CV가 된다. 또한 전기용량은 평행판의 면적에 비례하고 거리에 반비례하는데, 저항과 반대의 성질을 가지고 있음을 금방 눈치챌 수 있다.
앞에서 말한 내용은 하나의 축전기에서 뿐만 아니라 여러 축전기가 연결되어있는 상황에서도 응용해볼 수 있다. 위의 그림처럼 판의 간격이 멀어지고 면적이 넓어지는 것으로도 볼 수 있다는 뜻이다.
다음으로 축전기의 충전과 방전에 관해 알아보자.
동일한 축전기 2개가 위의 그림과 같이 구성되어있다. 완전히 충전된 축전기를 전지와 분리시키고 다른 축전기와 연결하면,
F.C.된 축전기에서 빈 축전기로의 방전이 시작된다. 이 과정은 두 축전기에 걸리는 전압이 같아질때까지 계속된다. 왜일까?
우측 그림의 위•아래 도선은 각각 등전위 상태이다. 따라서, 각 도선은 양쪽 끝에서의 전위가 같다. 그렇다면 위 아래 도선이 이루는 전위차 또한 두 축전기에서 같을 것이다. 결론적으로 전압이 같아진다. 이건 마치 병렬연결의 상황과 유사하다.
이제 한쪽 축전기의 전기용량을 3배로 해보자.
역시나 처음에 말한 정의대로 고유한 값인 전기용량에 전압을 곱한만큼 충전될 것이다. 전압이 같았으니 충전된 전하량은 전기용량에 비례할 것이다. (물론 여기서의 전압은 전기용량이 같을때의 전압과는 다르다)
다음으로, RC회로를 보자.
이 회로에는 축전기가 F.C.되기 전까지만 전류가 흐른다. 앞에서 말했듯 축전기 사이를 전자가 지나다닐 수 없으므로 전자는 축전기의 왼쪽에서 도선을 따라 오른쪽으로 간다. 그런데 축전기의 충전이 끝나면 더 이상의 전자 이동이 발생하지 않으므로 도선에 전류가 흐른다고 볼 수 없다. 따라서 저항에는 전압이 걸리지 않게되므로, 보라색과 빨간색으로 표시한 부분끼리는 각각 전위가 같다.
RC회로에서는 용량 리액턴스와 관련된 문제도 꼭 하나 출제되므로 익혀두자.
마지막으로, 유전체를 채워보겠다.
이건 간격이 d/2 인 두 축전기의 직렬연결로 볼 수 있다. 축전기의 직렬연결은 저항의 병렬연결 상황과 식 형태적으로 일치하므로, 합성전기용량은 '합 분의 곱'으로 구할 수 있다.
I 의 경우에는 합성전기용량이 18C/11 이 될 것이고, II 의 경우에는 6C가 될 것이다.
5월에 치러진 한 시험지의 문제>
(가)에서 전체 전압을 V, A와 B의 전기용량을 각각 Ca와 Cb라고 하자.
스위치를 열면 (나)에선 B에만 전류가 흐르는 직렬연결 도선이 된다.
그러면 B에는 여전히 V가 걸릴 것이다. 그런데 A는 이제 고립되었으므로 전하량을 소진할 곳이 없다.
전하량이 보존되므로 전압은 2배가 걸려야한다(전기용량이 반이 되었으니).
여기서 스위치를 다시 닫으면 A가 방전된다. 그렇게 원래 걸리는 전압인 V까지 떨어질 것이다.
답은 2번이다.
(혹시나 오류 있으면 말해주세요)
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
사설컨 전혀 안풀고 수능장 갔었음 특히 물1지1은 걍 최근기출이랑 당해이비에스...
-
늘봄이 뭐지
-
수시 면접 있는거 쓸건데도 가채점은 도저히 못하겠음 차라리 검토하고 끝나고 복기하면 되는거아닌가
-
피어나라 그대여 4
피어나라 연세여 승리를 향해 외쳐라 하늘끝까지
-
본인은 차단해서 안보임 차단 추천드림
-
본교재랑 페이스 메이커 있는데 필기노트 추가로 사는게 좋을까요?
-
세지 안전하게 하려면 각나라 수도 다외우는게 좋겟죠 0
아프리카나 오세아니아 제외하고 유럽국가 아시아 국가 앵글로 라틴 다 말이예요
-
메이져한 것들이랑 마이너한 것들이 좀 차이가 있는데 0
메이져한 것들은 부가비용(단과 들어야만 살 수 있는가, 끼워팔기가 있는가)만 없으면...
-
동의하시나용?
-
밸런스대결 6
인강 각종컨 n제 넘쳐나는 환경에서 요즘수능 풀기 인강 각종컨 n제 없는 환경에서 7차수능 풀기
-
작은 정부를 지향하는 보수를 지지하는게 더 이상한거 아닌가..? 기본적으로 보수는...
-
생윤 Lim it,현돌개념서 12일만에 겨우 다 봤네 2
배경지식 1도 없는 상태로 생윤 시작해서 11주차강의,800p 넘어가는...
-
무슨 그걸로 강의 수준으로 분석지를 낸것도 아니고 걍 좆도 도움 안되는 내용으로...
-
내 인생 어디서부터 꼬인걸까...대학 마음에 안들어서 공부도 안하고 2학기 휴학은...
-
40대 이준석 “난 30, 40년 후에도 내 선택 책임져야 할 사람” 0
https://n.news.naver.com/article/020/0003638543...
-
12회분 되려나
-
불법pdf 마려워지는 수학실모 가격 조사(2025ver) 9
시중에서 구할 수 있는 1티어급 수학실모 기준으로, '회차당 얼마까지 정품을 쓸...
-
어느 정도인가요??
-
그냥 외우긴 햇는데 국가별 인구수가 아시아>아프리카>유럽>라틴>앵글로>오세아니아잖음...
-
그냥 전체적으로 무난무난 동글동글함 사설답게 도형 어렵고 수열은 퍼즐이라 욕 ㅈㄴ...
-
새삼 2
올해 기출문제집을 무료로 뿌린 시대인재가 대단해지네..
-
모아뒀어야지 2
물2 든든하게 모아둠
-
사유) 봇치프사 원조의기환
-
수학 7~8천 과탐 5천이 적정이고 수학 9천 과탐 6천이 이정도면 살만하다의...
-
기하 물2 지2라... 선택기하 물2 지2 평균 떨어지는 소리 여기까지 들린다!
-
국어잘하고싶다 0
ㄹㅇ
-
해설강의도 업데이트 안해서 우려먹고 이게 ㄹㅇ 학생들 피빨아먹는 모기가 아니면 뭐임?
-
공부 순서 0
엔제하고 실모 풀려고하는데 실모 먼저 풀고 엔제 푸는게 낫겠져?
-
"기름통 들고 불 질러"…지하철 5호선 방화범 체포 1
[이데일리 김경은 기자] 31일 서울 지하철 5호선 여의나루역∼마포역 사이 열차...
-
왤케 못풀지
-
-
마닳사면되나 풀모말고 언매만 한 세트씩 풀고싶음
-
-
윾빈떡밥이구만 5
선(택)소수자는 돈있어도 못구해요
-
6모보고런칠까 0
미적시러
-
또 쓰기 0
-
아 똥 존나 3
싸야지
-
글 하나 더쓰기 0
-
흐흐
-
얼부기 0
얼리 햄부기 기상
-
6평 원점수 96-100 노려볼만한데
-
현재 시장 상황이 정상적이지 않은 상태여서 그럼 지금 이렇게 비싸게 형성된...
-
영어 감으로 푸는 것 같고 유기 하자니 찝찝한 경우 0
시간 많이 쓰지말고, 단어 닥치는대로 외우지말고 하루에 지문 한 두개만 씹고 뜯으세요.
-
전에 했던 수업 vod를 다 사는 게 좋을까요? 얼마 정도 들까요? 작수 미적 80...
-
공하싫 0
공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하싫공하...
-
해야겠죠? 27번 이후는 못 풀어요
-
없음
-
저음역대 돌발성 난청이래 6평 때 어떡하지...
-
수잘싶 1
수열 잘하고 싶다
-
ㅈㄱㄴ
첫번째 댓글의 주인공이 되어보세요.