축전기의 원리

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축전기

 

1). 전기를 모으는 장치를 축전기라고 한다. 그 원리는 무엇인가?

 

▶답 : 두 개의 납작한 도체판을 마주하고 여기에 (+).(-)전극을 걸어 주면 (+)전기, (-)전기가 모여진다. 이때 모여지는 전기량(Q)은 극판에 걸리는 전압에 비례하여 모인다.

 

2). 서로 근접한 한 쌍의 도체판으로 만들어진 간단한 축전기를 생각하자. 양과 음으로 적절히 대전된 판을 방전시키자 불꽃을 일으켰다. 다음에는 판을 먼저와 똑같이 다시 충전시켰다. 이번에는 충전시킨 후, 판 사이를 좀더 멀리 하였다. 그리고 나서 다시 방전시킨다면 이번에 생성된 불꽃은 ① 처음 불꽃보다 클 것이다. (더 큰 에너지가 방출된다.) ② 처음 불꽃보다 작을 것이다. ③ 처음 불꽃과 같다.

 

▶답 : ① 처음 불꽃보다 클 것이다. 큰 불꽃을 만들기 위한 에너지가 어디서 왔을까? 그 에너지는 +판을, -판으로부터 떼어 놓는 데 하는 일로부터 왔다. 판을 멀리함으로써 축전기에 전기를 공급할 수는 없다. 그 대신, 반대 부호로 대전된 판을 멀리 떨어지게 하는 과정에서 두 판 사이의 상호인력을 이기는 데 한 일은 판 사이의 전기장으로 들어갔다. 이때 두 도체 판 사이의 전압은 증가하게 되고 방전시키면 더 큰 불꽃이 일어난다.

 

3). 축전기의 판 사이에는 공기나 유리, 플라스틱, 기름종이, 그리고 기름 등이 들어갈 수 있다. . 만약 충전된 유리 축전기에서 판 사이의 유리를 제거한 후 방전시킨다면, 불꽃은 ① 유리가 있는 상태로 방전했을 때보다 클 것이다. ② 유리가 있는 상태로 방전했을 때보다 작을 것이다. ③ 유리가 있는 상태로 방전했을 때와 같을 것이다.

 

▶답 : 축전기의 유리는 분극되어 +판에 가까운 유리면은 -가 되고, -판에 가까운 면은 +가 된다. 유리가 제거되면, 판의 양전하 근처로부터 유리의 음전하가 제거되고 판의 음전하 근처로부터 유리의 양전하가 제거된다. 그러려면 전하 사이의 인력을 이기기 위한 일이 필요하다. 따라서 유리를 제거 하기 위하여 일이 필요하고 이 일은 방전시 불꽃으로 나타난다. 불꽃은 ① 유리가 있는 상태로 방전했을 때보다 클 것이다.

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