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커패시터 전하·에너지 계산기

단계 1 / 3 전하량 (Q)
다음

충전된 커패시터는 전하와 에너지를 모두 저장하며, 둘 다 간단한 공식을 따릅니다. 정전용량을 마이크로패럿 단위로, 작동 전압을 입력하면 이 계산기는 저장된 전하 Q = C·V를 쿨롬으로, 저장된 에너지 E = ½·C·V²를 줄로 반환하고 읽기 쉬운 밀리·마이크로 단위로 환산합니다. 평활 커패시터의 용량 선정, 카메라 플래시 커패시터의 위력 추정, 또는 브레드보드에 손을 대기 전에 커패시터 뱅크가 얼마나 많은 에너지를 방출할 수 있는지 확인하는 데 유용합니다.

계산기 사용 방법

  1. 1

    정전용량 입력

    값을 마이크로패럿(µF) 단위로 입력합니다. 100 µF 전해 커패시터가 흔한 출발점입니다.

  2. 2

    전압 입력

    전압 강하가 있다면 전원 레일이 아니라 실제로 커패시터에 걸리는 전압을 사용하세요.

  3. 3

    전하와 에너지 읽기

    도구는 Q를 mC 또는 µC로, E를 mJ 또는 µJ로 표시하며 입력하는 대로 갱신됩니다.

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

정전용량 전압 전하(Q) 에너지(E)
1 µF 5 V 5 µC 12.5 µJ
100 µF 12 V 1.2 mC 7.2 mJ
470 µF 25 V 11.75 mC 146.9 mJ
1000 µF 50 V 50 mC 1250 mJ

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.

자주 묻는 질문

전하(Q = C·V)는 극판 위에 있는 전기의 양으로 단위는 쿨롬입니다. 에너지(E = ½·C·V²)는 전기장에 저장된 일로 단위는 줄입니다. 전하는 전압에 비례해 선형으로 증가하지만 에너지는 전압의 제곱에 비례해 증가하므로, 고전압 커패시터는 전하만으로 짐작하는 것보다 훨씬 많은 에너지를 저장합니다.

커패시터가 충전될 때 전압은 0에서 최종값까지 상승하므로, 충전 중 평균 전압은 최종 전압의 절반입니다. 충전 과정을 적분하면 E = ½·C·V²가 나오며, 이는 운동 에너지 공식에 등장하는 것과 같은 2분의 1입니다.

네. 먼저 합성 정전용량을 구한 다음(병렬: 더하기, 직렬: 역수를 더하기), 그 하나의 등가값을 조합 양단에 걸리는 전압과 함께 여기에 입력하세요.

입력한 값은 결과를 계산하기 위해서만 당사 서버로 전송됩니다. 저장되거나 다른 사람과 공유되지 않습니다. 단계별 보기에서는 값이 단계 사이의 페이지 링크에도 포함되므로, 비공개로 유지하려는 숫자가 들어 있는 링크는 공유하지 마세요.

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