[회로 기초] 인덕터(Inductor, L)와 커패시터(Capacitor,C)에 대해 알아보자

 

저항(Resistance, R)에 대하여 알아보았다. 이제 인덕터(Inductor, L)에 대해 알아보자.

 

인덕터(Inductor, L)

인덕터는 코어(core)를 감는 도체의 코일(coil)로 구성되는데, 이 도체에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장의 형태로 에너지를 저장하는 수동소자이다. 

 

인덕턴스(Inductance)

인덕턴스(Inductance)는 전류의 단위 변화당 발생하는 기전력의 양을 나타낸다. 단위는 H(Henry)로 1H의 인덕턴스는 1초당 1A의 비율로 전류가 변할 때, 1V의 기전력을 전류 변화의 반대 방향으로 발생시킨다는 것을 의미한다. 

 

(V : 전압, i : 전류, t: 시간, L : 인덕턴스) 

 

 

저항에서 진행했던 것과 마찬가지로 인덕터 또한 직렬 및 병렬연결이 되어있을 때 이에 대한 합성 인덕턴스를 알아야 한다.

 

인덕터의 직렬 병렬

위의 그림에서 (a)의 경우 인덕터의 직렬연결을 나타낸 것이다.

이때 인덕터의 합성 인덕턴스는 다음과 같다.

 

또 그림 (b)의 경우는 인덕터의 병렬연결을 나타낸 것이다.

이때 인덕터의 합성 인덕턴스는 다음과 같다.

 

 

앞서 보았던 저항의 합성 저항 구하는 식과 매우 유사함을 알 수 있다.

 

인덕터에 저장된 에너지는 인덕터에 전류가 발생하여 자기장을 형성하는데 필요한 에너지와 같으며 다음과 같이 나타낼 수 있다.

 

저항(Resistance, R)과 인덕턴스(Inductance, L)에 대해 알아보았다.

마지막으로 커패시터(Capacitor, C)에 대해 알아보자.

 

 

커패시터(Capacitor, C)

커패시터는 두 도체 사이의 공간에 전하를 모으는 소자이다. 전하를 모아주는 역할을 해서 축전지라고 부르기도 한다.

 

(C : 커패시터, A : 도체의 면적, d : 두 도체 사이의 거리, ε : 유전율)

 

 

위 식에서 알 수 있듯이 커패시터의 크기는 두 도체의 마주 보는 면적이 넓을수록, 도체 사이의 거리가 좁을수록, 마지막으로 도체 사이의 공간의 유전율이 높을수록 커진다. 

 

커패시턴스(Capacitance)

커패시턴스는 커패시터의 전기 용량을 의미하고 이를 나타내는 단위는 패럿(Farad)이다. 1F의 커패시턴스는 1초당 1V의 비율로 전압이 변할 때, 1A의 전류를 발생시킨다는 것을 의미한다.

 

(I : 전류, C : 커패시턴스, V : 전압, t : 시간)

 

 

또 커패시턴스의 값은 전하량과 전위차로 나타낼 수 있으며 이는 다음과 같다.

 

(C : 커패시턴스, Q : 전하량, V : 전위차)

 

 

커패시터 또한 직렬 및 병렬연결이 되어있을 때 이에 대한 합성 커패시턴스를 알아야 한다.

 

커패시터의 직렬 병렬

커패시터의 직렬 연결                                         커패시터의 병렬 연결

위의 그림에서 왼쪽의 경우 커패시터의 직렬연결을 한 것이다.

이때 합성 커패시턴스의 값은 다음과 같다.

 

커패시터가 직렬로 연결되는 것은 도체 사이의 간격이 멀어지는 것과 같은 효과이다.

즉, 직렬로 연결될수록 용량이 작아지는 효과이고 이는 위의 식과 일맥상통한 내용이다.

 

오른쪽 그림의 경우 커패시터의 병렬연결을 나타낸 것이다.

이때 합성 커패시턴스의 값은 다음과 같다.

 

커패시터가 병렬로 연결되는 것은 극판의 면적이 넓어지는 것과 같은 효과이다.

즉, 병렬로 연결될수록 용량이 커지게 되는 효과이다.