콘덴서는 특정한 용량을 가지고 있습니다. 필요한 용량의 콘덴서가 없을 경우, 두 개 이상의 콘덴서를 연결하여 원하는 용량을 얻을 수 있습니다. 콘덴서를 올바르게 연결하려면 콘덴서 회로에 대한 철저한 이해가 필수적입니다.
콘덴서 회로를 공부하기 전에 먼저 기호들을 이해해야 합니다.
다음은 그림입니다. 콘덴서 기호에서 두 개의 세로선은 평행판 콘덴서의 두 도체를 나타냅니다. 배터리 기호에서 긴 세로선은 고전위(+)를, 짧은 세로선은 저전위(-)를 나타냅니다. 콘덴서와 배터리 기호 모두에서 가로선은 전선을 나타냅니다.
직렬 회로
왼쪽 그림과 같이 연결된 두 개의 커패시터를 직렬 커패시터라고 합니다. 오른쪽 그림은 직렬로 연결된 두 커패시터와 동일한 용량을 가진 대체 커패시터를 보여줍니다.
처음에 두 커패시터는 모두 전기적으로 대전되지 않은 상태입니다. 배터리에 연결되면, 배터리의 양극에 연결된 커패시터 C1의 윗면은 전자가 빠져나가면서 양전하를 띠게 되고, 음극에 연결된 커패시터 C2의 아랫면은 전자 를 받아들이면서 음전하를 띠게 됩니다. 음전하를 띤 전자는 양전하를 띤 배터리의 양극에 끌려 이동합니다. 그런 다음, 음전하를 띤 배터리의 음극에 의해 반발되어 커패시터 C2의 아랫면으로 이동합니다 . 양전하를 띤 커패시터 C1 의 윗면은 커패시터 C2의 윗면에서 전자를 끌어당겨 커패시터 C1의 아랫면으로 이동시킵니다 . 결과적 으로 커패시터 C1의 아랫면은 음전하를 띠게 되고 , 커패시터 C2의 윗면은 양전하를 띠게 됩니다 .
커패시터 C1 의 윗판에서 나오는 음전하는 커패시터 C2의 아랫판으로 들어가는 음전하와 같고, 커패시터 C1의 윗판은 나오는 음전하와 같은 양의 양전하를 띠게 됩니다. 마찬가지로, 커패시터 C1의 아랫판에 있는 음전하는 커패시터 C2 의 윗판에 있는 양전하와 같습니다 . 따라서 각 도체 판은 동일한 양의 전하를 가지지만 부호는 다릅니다. 커패시터 C1의 윗판은 + Q, 아랫판은 -Q 의 전하를 가지며, 커패시터 C2의 윗판은 + Q, 아랫판은 -Q의 전하를 가집니다 . 직렬 회로에서 커패시터 C1의 전하량(Q1)은 커패시터 C2의 전하량 ( Q2 ) 과 같으며 , 따라서 총 전하량 은 Q 입니다.
그렇다면 전위는 어떨까요? 직렬 회로에서 교체된 커패시터의 전위는 각 커패시터의 전위와 동일합니다. 즉, V = V입니다.1 + V2. 전위 커패시터 C에1 V입니다1 = Q/C1커패시터 C의 전기 전위2 V입니다2 = Q/C2 교체된 커패시터의 전위는 V = Q/C입니다.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Q/C2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
세 개의 커패시터가 직렬로 연결된 경우, 위의 공식은 다음과 같이 바뀝니다.
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
콘덴서가 4개 있다면 1/C를 더하십시오.4마찬가지로, 커패시터가 5개라면, 그 이상도 마찬가지입니다. 이것은 직렬로 연결된 커패시터를 대체할 커패시터의 용량을 결정하는 공식입니다.
C라고 가정해 봅시다1 2와 C입니다.2 값이 1이면 교체용 커패시터의 용량은 다음과 같습니다.
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
이 계산에 따르면, 교체용 커패시터의 용량은 직렬로 연결된 각 커패시터의 용량보다 작다는 결론을 내릴 수 있습니다.
병렬 회로
왼쪽 그림과 같이 연결된 두 개의 커패시터를 병렬 커패시터라고 합니다. 오른쪽 그림은 병렬로 연결된 두 커패시터의 용량과 동일한 용량을 가진 등가 커패시터를 보여줍니다.
커패시터 C1 과 C2 의 윗면은 배터리의 양극에 연결되어 있으므로 높은 전위를 갖습니다. 반면, 아랫면은 배터리의 음극에 연결되어 있으므로 낮은 전위를 갖습니다. 따라서 병렬로 연결된 각 커패시터의 전위차 는 배터리 의 전위차와 같습니다(V1 = V2 = V ).
두 개의 병렬 커패시터를 배터리에 연결하면, 배터리의 양극은 전자를 위쪽 판으로 끌어당기고 음극은 전자를 아래쪽 판으로 밀어내어 전자가 위쪽 판에서 아래쪽 판으로 이동하게 됩니다. 두 개의 위쪽 판은 전자를 잃어 양전하를 띠게 되고, 두 개의 아래쪽 판은 전자를 얻어 음전하를 띠게 됩니다. 전자의 이동은 두 커패시터 판 사이의 전위차가 배터리의 전위차와 같아지면 멈춥니다.
커패시터 C1 의 윗판 과 아랫판에는 동일한 전하가 저장되지만 부호는 반대입니다. 마찬가지로 커패시터 C2의 윗판 과 아랫판에도 동일한 전하가 저장되지만 부호는 반대입니다. 커패시터 C1에 저장된 전하를 Q1, 커패시터 C2 에 저장된 전하 를 Q2라고 하면 병렬로 연결된 두 커패시터에 저장된 총 전하는 Q = Q1 + Q2 입니다 . 따라서 병렬 로 연결된 두 커패시터에 저장된 총 전하는 각 커패시터에 저장된 전하의 합과 같습니다.
병렬로 연결된 각 커패시터에 저장된 전하량의 크기는 Q = 1/2 공식을 사용하여 계산됩니다.1 = C1 ΔV와 Q2 = C2 교체된 커패시터에 축적된 전하량의 크기는 Q = C ΔV라는 공식을 사용하여 계산됩니다. 여기서 Q는 전하량, C는 정전 용량, ΔV는 전위차입니다. 공식은 Q = Q입니다.1 + Q2 Q를 대체하여 재구성됨:
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 △V
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
C = C1 + C2
전위차 ΔV는 동일하므로 방정식에서 제거됩니다.
세 개의 커패시터가 병렬로 연결된 경우, 위의 공식은 다음과 같이 바뀝니다.
C = C1 + C2 + C3
커패시터가 4개 있다면 C가 추가됩니다.4마찬가지로, 커패시터가 5개라면, 그 이상도 마찬가지입니다. 이것은 병렬로 연결된 커패시터를 대체할 커패시터의 용량을 결정하는 공식입니다.
C라고 가정해 봅시다1 2와 C입니다.2 값이 1이면 교체용 커패시터의 용량은 다음과 같습니다.
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3
이 계산에 따르면, 교체용 커패시터의 용량은 병렬로 연결된 각 커패시터의 용량보다 크다는 결론을 내릴 수 있습니다.