커패시터 전하·에너지 계산기

공식

정전용량이 C이고 전압 V까지 충전된 커패시터가 지니는 전하는 다음과 같습니다.

Q = C · V

그리고 저장하는 에너지는 다음과 같습니다.

E = ½ · C · V²

여기서:

• C는 패럿(F) 단위의 정전용량입니다. 마이크로패럿은 1 µF = 0.000001 F로 환산합니다.
• V는 볼트(V) 단위의 전압입니다.
• Q는 쿨롬(C) 단위의 전하입니다.
• E는 줄(J) 단위의 에너지입니다.

에너지는 전압의 제곱에 의존하므로, 전압을 두 배로 하면 저장 에너지는 네 배가 되지만 전하는 두 배에 그칩니다.

풀이 예시

12 V까지 충전된 100 µF 커패시터를 생각해 봅시다.

• C = 100 µF = 0.0001 F
• Q = C · V = 0.0001 × 12 = 0.0012 C = 1.2 mC
• E = ½ · C · V² = 0.5 × 0.0001 × 12² = 0.5 × 0.0001 × 144 = 0.0072 J = 7.2 mJ

따라서 이 커패시터는 1.2 mC의 전하와 7.2 mJ의 에너지를 지닙니다.

빠른 참고표

피해야 할 실수

• 단위에 주의하세요. 정전용량은 거의 항상 µF, nF, pF로 표기됩니다. 손으로 계산하기 전에 패럿으로 환산하세요. 이 계산기는 입력값이 µF 단위라고 가정합니다.
• 정격 전압을 지키세요. 커패시터를 정격 전압 이상으로 충전하지 마세요. 유용하게 만드는 에너지가 곧 고장을 격렬하게 만드는 에너지이기도 합니다.
• 대형 뱅크는 위험합니다. 대용량 고전압 커패시터는 전원을 끈 뒤에도 한참 동안 위험한 전하를 유지할 수 있습니다. 다루기 전에 항상 저항을 통해 방전하세요.
• 에너지 ≠ 전하. 둘은 전압에 따라 다르게 변합니다. Q는 선형, E는 제곱에 비례합니다. 이 둘을 혼동하는 것이 전형적인 실수입니다.