축전기의 에너지

서로 근접한 한 쌍의 도체판으로 만들어진 간단한 축전기를 생각하자. 양과 음으로 적절히 대전된 판을 방전시키자 불꽃을 일으켰다. 다음에는 판을 먼저와 똑같이 다시 충전시켰다. 이번에는 충전 시킨 후, 판 사이를 좀더 멀리 하였다. 그리고 서로 다시 방전시킨다면 이번에 생성된 불꽃은?

 

 

(a) 처음 불꽃보다 클 것이다.(더 큰 에너지가 방출된다.)

(b) 처음 불꽃보다 작을 것이다.

(c) 처음 불꽃과 같다.

 

 

 

 

 

정답 : a

 

 

큰 불꽃을 만들기 위한 에너지가 어디서 왔을까? 그 에너지는 + 판을 , - 판으로부터 떼어 놓는 데 하는 일로부터 왔다. 판을 멀리함로써 축전기에 전기를 공급할 수는 없다. 그 대신 반대 부호로 대전된 판을 멀리 떨어지게 하는 과정에서 두 판 사이의 상호 인력을 이기는데 한 일은 판 사이의 전기장으로 들어간다. 이때 도체 판 사이의 전압이 증가하였다고 말한다. 전압이란 낙하하는 물체에 있어서 중력의 위치에너지 차이와 같이 전기적 위체에너지의 차이이다. 이 경우에 전자들은 - 판으로부터 + 판으로 떨어진다. 판 사이의 거리가 멀면 멀수록 더 많이 떨어지게 되고 따라서 더 큰 위치에너지 차이가 나타나게 된다. 이것은 또한 전하는 일정하나 축전기의 용량이 줄어들어 전압이 증가했다고 설명 할 수 있다.

 

축전기는 저항이나 전원 (배터리)과 다르다. 축전기의 도체가 서로 분리되어 있기 때문에 전류를 통과시키지 않는다. 따라서 전류를 통과시키는 저항과는 다르다. 축전기는 전류를 만들기 않는다. 축전기는 충전되어야만 하므로 충전 없이 전류를 만드는 발전기와 같지 않다. 또한 축전기는 서로 다른 많은 전압값을 갖도록 충전될 수 있기 때문에 하나의 전압만 산출하는 전원 (배터리)과 다르다. 축전기는 전기에너지 저장소다.