전기적 에너지 전달

전압과 전하의 관계
   - \( Q = C \cdot V \) (전하 Q는 전압 V와 커패시턴스 C의 곱)
   -  Q는 전하, V는 전압, C는 커패시턴스

전하는 전자나 양성자와 같은 기본 입자들이 가지고 있는 전기적 성질로 양(+)과 음(-)으로 나뉘며, 같은 종류의 전하는 서로 밀어내고 다른 종류의 전하는 서로 끌어당긴다. 전하의 단위는 쿨롱(Coulomb, C)이다.

- 양전하(+): 전자가 부족할 때, 물질은 양전하를 띠게 된다.
- 음전하(-): 전자가 과다할 때, 물질은 음전하를 띠게 된다.


전압은 전기적 위치 에너지의 차이를 나타내는 값으로,  전하를 이동시키기 위한 힘의 크기를 나타내며, 전류가 흐르게 하는 원동력이다. 전위차 또는 전기적 퍼텐셜 차이로도 불리며 단위는 볼트(Volt, V)이다.


커패시턴스는 전기 에너지를 저장하는 능력을 나타내는 값이다. 커패시터(축전기)는 전기 에너지를 전하의 형태로 저장하는 장치이며, 두 도체판 사이의 전하를 저장한다. 커패시턴스의 단위는 패럿(Farad, F)이다.

- 커패시터의 구조:

 커패시터는 두 개의 도체판이 절연체(유전체)로 분리된 구조를 가지고 있으며 도체판에 전압을 가하면 한쪽 판에 전자가 축적되고 다른 쪽 판에서는 전자가 부족하게 되어 전하가 축적된다.
  
 관계식 \( Q = C \cdot V \)
 커패시터의 전하(Q)가 커패시터의 커패시턴스(C)와 전압(V)의 곱과 같다는 것을 나타낸다.주어진 커패시턴스의 커패시터에 특정 전압을 가했을 때 커패시터에 축적되는 전하의 양을 알 수 있는데 커패시턴스가 2 패럿인 커패시터에 3 볼트의 전압을 가하면, 커패시터에는 \( Q = 2 \, \text{F} \times 3 \, \text{V} = 6 \, \text{C} \)의 전하가 축적된다.

 

 

 

 

 

 

 옴의 법칙:
   - \( V = I \cdot R \) (전압 V는 전류 I와 저항 R의 곱)
  

eg.

     \[ VQ = V \cdot XI \cdot t = 1.5 \mu C \]
 
전하가 1.5 마이크로쿨롱일 때, 전압과 커패시턴스를 이용하여 나타내면:
\[ Q = C \cdot V \]
\[ 1.5 \mu C = C \cdot V \]
여기서 C나 V를 구체적으로 알지 못하는 경우 두 변수 간의 관계만 나타낼 수 있다.

 

 

\[ W = Q \cdot V \]

 

 \( W \)는 주어진 전하 \( Q \)가 특정 전압 \( V \)를 이동함으로써 발생하는 일(에너지)를 나타낸다.

예를 들어, 1 쿨롱의 전하가 1 볼트의 전압을 가지고 이동한다면, 발생하는 일은 1J 이 된다.