정전용량이란?
정전용량(커패시턴스)은 전기 부품이 전하를 저장할 수 있는 능력을 나타내는 값입니다. 도체에 저장된 전하량(Q)과 그 도체 양단의 전위차(V)의 비율로 정의되죠. 정전용량의 SI 단위는 패럿(F)이며, 1패럿은 1볼트당 1쿨롱에 해당합니다. 다만 패럿은 매우 큰 단위이기 때문에, 실제 사용되는 커패시터(콘덴서)는 보통 마이크로패럿(µF), 나노패럿(nF), 피코패럿(pF) 단위로 표기됩니다.
계산기 사용 방법
커패시터에 저장된 전하량을 쿨롱(C) 단위로, 양단에 걸리는 전압을 볼트(V) 단위로 입력하세요. 계산기는 전하량을 전압으로 나누어 정전용량을 패럿(F) 단위로 알려주며, 편의를 위해 마이크로패럿(µF) 단위로도 변환해 줍니다. 정확한 결과를 얻으려면 입력값을 기본 단위(쿨롱과 볼트)로 통일해서 넣는 것이 중요합니다.
공식 자세히 보기
핵심 공식은 다음과 같습니다.
$$C = \frac{\text{Charge (C)}}{\text{Voltage (V)}}$$
여기서 \(C\)는 정전용량(패럿), \(Q\)는 전하량(쿨롱), \(V\)는 전압(볼트)을 뜻합니다. 이 식을 변형하면 원하는 변수를 자유롭게 구할 수 있는데, 전하량은 \(Q = C \times V\), 전압은 \(V = Q / C\)로 계산됩니다. 이 관계식은 회로 해석은 물론 에너지 저장, 타이밍 회로 설계에서도 가장 기본이 되는 원리입니다.
예제 풀이
어떤 커패시터가 5볼트에서 0.001쿨롱의 전하를 저장하고 있다고 가정해 봅시다. 그러면
$$C = 0.001 / 5 = 0.0002\ \text{F}$$
이 되고, 이는 200마이크로패럿에 해당합니다. 같은 전압에서 더 많은 전하를 담는 커패시터일수록 정전용량도 그에 비례해 커집니다.
자주 묻는 질문
전하량은 어떤 단위로 입력해야 하나요? 쿨롱(C)을 사용하세요. 1쿨롱은 상당히 큰 전하량이라, 작은 커패시터는 마이크로쿨롱(µC) 단위의 전하를 저장하는 경우가 많으니 단위 환산에 주의하세요.
결과값이 왜 이렇게 작게 나오나요? 1패럿은 엄청나게 큰 값이기 때문입니다. 200µF짜리 커패시터도 패럿으로 환산하면 0.0002F에 불과하므로, 소수점 아래로 작은 값이 나오는 것은 정상입니다.
전압이나 전하량을 거꾸로 구할 수도 있나요? 네, 가능합니다. \(C = Q / V\) 식을 변형해, 알고 있는 값에 따라 \(Q = C \times V\) 또는 \(V = Q / C\)로 계산하면 됩니다.
