kondensator의 작동 원리

콘덴서가 어떻게 작동하는지 보여드리기 위해 가장 기본적인 구조의 콘덴서를 고려해보겠습니다. 이는 두 개의 평행한 도체 판 사이에 절연체가 있는 형태입니다. 이를 평행판 콘덴서라고 합니다. 배터리(직류 전압 소스)를 콘덴서에 연결하면 한 판(판 I)은 배터리의 양극에, 다른 판(판 II)은 음극에 연결됩니다. 그러면 배터리의 전위가 콘덴서에 걸립니다. 이 상황에서 판 I은 판 II에 대해 양의 전위를 갖게 됩니다. 안정 상태에서는 전류가 배터리의 양극(판 I)에서 음극(판 II)으로 이동하려고 하지만, 두 판 사이에 절연 물질이 있기 때문에 흐르지 않습니다.

콘덴서 전체에 전기장이 생깁니다. 시간이 지남에 따라 양의 판(판 I)은 배터리로부터 양전하를 축적하고, 음의 판(판 II)은 배터리로부터 음전하를 축적합니다. 일정 시간 후, 콘덴서는 해당 전압에 대한 용량만큼 최대 전하를 유지하게 됩니다. 이 시간 간격을 콘덴서의 충전 시간이라고 합니다.

이 배터리를 콘덴서에서 제거하면, 두 판은 일정 시간 동안 양과 음의 전하를 유지합니다. 따라서 이 콘덴서는 전기 에너지의 원천으로 작용합니다.

두 끝(판 I과 판 II)이 부하에 연결되면, 판 I에서 판 II로 전류가 흐르며 모든 전하가 두 판에서 사라질 때까지 계속 흐릅니다. 이 시간 간격을 콘덴서의 방전 시간이라고 합니다.

직류 회로에서의 콘덴서

스위치를 통해 콘덴서가 배터리에 연결되어 있다고 가정해봅시다.

스위치가 ON 상태, 즉 t = +0일 때, 이 콘덴서를 통해 전류가 시작됩니다. 일정 시간 후(즉, 충전 시간 후) 콘덴서는 더 이상 전류를 흐르게 하지 않습니다. 이는 두 판에 최대 전하가 축적되고, 콘덴서가 배터리의 양극과 음극에 연결된 전원처럼 작동하기 때문입니다.

배터리와 콘덴서 사이에 전위 차가 없기 때문에 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 콘덴서는 처음에는 단락되지만, 결국에는 배터리 또는 직류 소스에 연결될 때 오픈 시키게 됩니다.

교류 회로에서의 콘덴서

교류 소스에 콘덴서가 연결되어 있다고 가정해봅시다. 교류 전압의 양의 반주기에서, 판 I은 양의 극성, 판 II는 음의 극성을 가지게 됩니다. 그 순간, 판 I은 양전하를, 판 II는 음전하를 축적합니다.

그러나 교류 전압의 음의 반주기에서는, 판 I은 음전하, 판 II는 양전하를 가지게 됩니다. 두 판 사이에는 전자 흐름이 없지만, 소스의 극성이 바뀔 때마다 극성이 바뀝니다. 콘덴서의 판은 교류에 의해 번갈아가며 충전 및 방전됩니다.

출처: Electrical4u.

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