유전특성
- 최초 등록일
- 2009.05.16
- 최종 저작일
- 2009.04
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소개글
재료의 유전특성
목차
◈ 실험목적
◈ 이론
1. 유전체와 유전율
◈실험방법
◈ 토의
◈ Homework
본문내용
◈ 실험목적
- 재료의 전하 저장 능력을 나타내는 유전율을 측정한다.
- 재료의 유전특성 측정을 위한 장비의 측정 원리와 조작 방법을 이해한다.
◈ 이론
1. 유전체와 유전율
1) 정전용량 (Capacitance)의 정의
일로 변환 할 수 있는 형태의 에너지를 저장하는 방법에 대한 연구는 1700년대 중반에 집중적으로 수행되었던 분야이다. 이 시기에 전하를 장시간 보관할 수 있는 여러 가지 방법이 제안되었었는데, 가장 최초의 것이 1745년에 네덜란드 University of Leiden의 Ewald Jurgen Georg von Kleist와 Pieter van Musschenbroek 등에 의해 발명 된 Leyden jar이다.
이 Leyden jar의 구조를 간단히 하고, 전하 저장 능력을 개선한 것이 평행판 축전지로, 두 개의 평행한 금속판을 일정 간격으로 분리해 놓은 형태이다. 2개의 평행한 금속판 가운데 하나의 금속판을 대전시킨 후 절연시키면, 동일한 양의 반대 부호를 갖는 전하가 다른 한쪽의 금속판에도 유도가 된다. 결국, 이 두 개의 금속판과 그 사이의 공간으로 이루어진 구조물은, 서로 반대되는 극성을 띈 두 개의 금속 물질이 일정한 거리를 두고 떨어져서 전하를 도망가지 못하게 응축(condenser) 하고 있는 형태이고, 이것을 축전지(capacitor)라고 하며, 위의 경우, 두 개의 평행판에 의해 이루어져 있으므로 평행판 축전지(parallel-plate capacitor)라고도 한다.
임의의 형태를 갖는 축전지가 얼마나 효과적으로 전하를 담아두는 지에 대한 성능 지수를 나타내기 위해 정전 용량(C, capacitance)라는 개념을 도입하는데, 그 관계식은
C = Q / V (1)
이다. 위의 식으로부터 일정한 단위 전압 (V)당 저장되는 전하 (Q)가 많을수록 정전 용량 (C)가 커지는 것을 알 수 있다. 또한, V는 V = W/q 라는 관계식에 의해, 축전지의 금속판에 Q라는 전하를 생성하기 위한 일의 양과 관계가 있으므로, C가 높다는 것은 금속판에 같은 양의 전하를 모으는데 적은 일이 필요하다는 것을 의미하므로, 정전 용량이 높을수록 더 효과적인 축전지라고 말할 수 있다.
전하를 이동시킬 수 있는 힘을 갖고 있는 전지와 같은 electromotive force(EMF) 장치를 사용하여, 아래 그림에 나타낸 것처럼 Q만큼 대전 시킨 후에 EMF source를 제거하면, 두 개의 금속판이 전기적으로 고립되어 있는 한 대전된 전하는 수년 동안이라도 유지가 도니다, 즉, 언제든지 일(work)이라는 형태로 변환할 수 있는 전하를 저장할 수 있는 것이다.
참고 자료
없음