축전기(capacitor)에 사용되는 유전체에 대해

- 유전체란

- 유전체의 활용 in capacitor

- 전기용량, 유전상수, 유전강도, 유전율

 

 유전체란

 

전기장 안에서 극성을 지니게 되는 절연체이다. 절연체이므로 전하가 통과하지 않지만, 주변의 전기장의 영향으로 유전체 내의 음전하, 양전하가 그에 맞춰 도열하는 현상이 발생하며 극성을 지니게 된다.

 

 

 유전체의 활용 in capacitor

 

유전체가 갖는 고유한 유전율에 따른 유전 상수만큼 전기장의 전위차는 감소하게 되며 유전체는 감소한 전위차에 해당하는 에너지를 저장하게 된다. 이러한 성질 때문에 유전체는 전자기장 안에 있는 물질에 에너지를 저장하는 용도로 사용되고 있다.

축전기(capacitor) 사이에 유전체가 채워지면 유전체가 갖는 고유의 유전상수의 역수배로 전위차가 감소하고 그만큼의 에너지가 축전된다. 즉, 유전상수가 클수록 유전체에 전기에너지로 저장되는 전기용량이 크다.

 

∆V=∆Vo/k (k: 유전상수, Vo: 유전체가 없을 때의 전위차, V: 유전체가 채워졌을 때의 전위차)

 

 

 전기용량, 유전상수, 유전강도, 유전율

 

전기용량: 

앞서 감소된 전위차는 유전체에 전기에너지로 저장되고 이를 전기용량이라 했다.

전기용량은 유전상수 뿐 아닌, 형상에도 영향을 받는다. 얇고 넓을수록 커진다.

C=kϵoA/d (k:유전체의 유전상수, ϵo: 진공의 유전율, A: 평행판의 면적, d:평행판 사이의 거리

 

유전상수 & 유전강도:

유전상수는 물질마다 갖는 고유 값으로, 그 값이 클수록 충전가능한 전기용량에 영향을 미친다.

하지만 전기용량이 크다고 많은 양을 축전할 수 있는 것은 아닌, 위의 표에 제시된 유전강도가 그 한계선이다. 유전강도 또한 물질마다 갖는 고유값으로, 저 값을 넘으면 절연 파괴가 일어나며 방전된다.

 

 

유전율(permittivity):

전하 사이에 전기장이 작용할 때, 그 전하 사이의 매질이 전기장에 미치는 영향을 나타냄. 매질이 저장할 수 있는 전하량. 일반적으로 유전율은 상수값이 아닌데, 이것은 유전율이 매질의 부분, 그 매질에 가해진 전자기장의 주파수, 습도, 온도 등과 같은 여러 요인에 의해 영향을 받기 때문이다. [패럿/미터]

DCm2= ϵ [Fm]×E[Vm]