콘덴서, 정전기의 저수지

콘덴서, 정전기의 저수지

 

전기를 저장하는 장치를 콘덴서(축전기)라고 한다. 라이덴 병도 콘덴서의 일종인 셈인데, 18세기에 네덜란드의 라이덴시(市)에서 발명된 것이다. 콘덴서는 간단한 전기부품의 하나로 절연된 두 장의 금속판을 접근시켜 마주보게 한 구조로 되어 있다. 두 장의 금속판 사이는 공기일 수도 있지만, 유리, 종이, 밀랍, 도자기 등의 절연체가 끼워져 있는 것도 있다.
여기에서 콘덴서의 작용을 생각해 보자.

 

그림처럼 공기를 절연체로 하고 두 장의 금속판을 평행으로 마주보게 한 평행판 콘덴서에 전지의 양극과 음극을 연결한다. 그러나 그대로는 두 장의 극판은 직접 접촉하지 않기 때문에 폐회로는 되지 않을 것이다. 그렇지만 스위치 S를 넣는 순간만은 전류가 흐른다는 것을 알 수 있다. S를 닫으면, 전지의 양극이 극판 A에 접속되어 있기 때문에, A의 자유전자는 전지의 양극에 끌려 이동하여 극판 A는 양으로 대전한다. 이 A의 양전하 때문에 정전 유도에 의해 극판 B의 표면에는 음전하가 나타나게 된다. 이렇게 해서 극판 A와 B에는 각각 양과 음의 전하가 저장된다. 이들의 전하는 S를 열어도 서로 영향을 받는 인력 때문에 거기에 머물러 있는데, 이것이 콘덴서의 원리이다.

콘덴서에 전하를 머물게 하는 것을 충전이라 하고 저장한 전하를 도선(導線) 등을 통해서 잃는 것을 방전이라 한다. 콘덴서에 저장되는 전하 Q(쿨롱)는 극판의 전위차 V(V)에 비례해 Q=CV가 되는데, 비례상수 C는 콘덴서의 모양과 크기에 따른 일정한 값으로 콘덴서의 전전용량이라고 하며, 전전용량의 단위는 패럿(기호는 F)이 쓰인다.

1볼트의 전위차를 주었을때 1쿨롱의 전기량을 저장할 수 있는 콘덴서의 용량을 1패럿이라고 정하였다. 즉 전전용량은 전하를 저장하는 능력을 나타내고 있는 것으로 풀장을 예로 든다면 풀장의 용적에 상당하는 것이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 콘덴서, 정전기의 저수지