기사/공사필기 콘덴서 직렬연결 재질문 드립니다.
작성자 화이팅 · 작성일 · 분류 기사/공사필기
담당교수 2020-08-26 11:24:46안녕하세요 화이팅님,
기사 필기 기출문제집 p324, 문제 19번)
(*13년도 3회 기사 문제 19번)
풀이가 잘못됐습니다.
말씀하신대로 콘덴서의 직렬연결시엔 전하량 Q값은 모두 동일한 값을 가집니다.
직렬로 놨을 경우는 전하량은 동일하기 때문에 분배되는 전압 V에 대해 해석해야 합니다.
V=Q/C이기 때문에 정전용량과 전압이 반비례함으로 정전용량 C값이 가장 작은 것이
그만큼 전압이 크게 걸려 가장 먼저 파괴되게 됩니다.
해설 문단 중간에 V=Q/C에서 정전용량 값이 가장 작은게 먼저 파괴된다고 써야 좀 더 맞는 해설이 되겠습니다.
학습에 혼선을 드려 대단히 죄송합니다.
이렇게 답장 주셨는데요
교수님 말씀대로 정전용량 값이 가장 작은게 먼저 파괴 되는거면
왜 1번이 정답이 아니고 2번 (최대 충전 전하량이 가장 작은 콘덴서) 가 정답인건가요?
헷갈리네요...답변 부탁드립니다.
답변 1개
담당교수 ·
다시 재질문 주신 점 감사합니다.
보충설명을 좀 더 해드리자면 우선 최대충전 전하량이라는 개념부터 알아야 합니다.
최대충전 전하량이란 Q=CV에 의해서 콘덴서의 정전용량에 콘덴서의 내압의 곱이 됩니다.
직렬연결에선 전하량은 일정하고 전압이 콘덴서마다 분배가 되기 때문에 V=Q/C에서
정전용량이 작은 콘덴서는 그만큼 전압이 상승하게 될테고 결국 내압에 다다르게 된 콘덴서가 먼저 파괴되는 일이 발생할 겁니다.
여기까지 왔으면 그럼 내압이 작은게 먼저 파괴되는건 아니냐고 다시 생각하실 수 있는데 그렇지 않습니다.
최대충전 전하량 개념을 생각해보면 최대충전 전하량=콘덴서의 정전용량×콘덴서의 내압이 되는데
이 값들은 초기에 콘덴서를 만들게 되면서 다 정해지는 값이 됩니다.
(정전용량과 내압을 설정해 줌으로써 최대충전 전하량을 설정할 수 있게 되는거죠.)
정전용량이 고정된 상황에서 전압을 올린다고 생각해 보시면 Q=CV에 의해 Q값이 점점 올라가게 됩니다.
여기서 Q값은 콘덴서에 충전되는 전하량이 되는데 전압이 세게 가해지는 만큼 콘덴서에도 전하량이 충전이 많이 되고,
결국 최대충전 전하량에 도달하면 더는 전하를 담을 수 없기 때문에 터지는 것이라고 보시면 되겠습니다.
따라서 직렬연결시엔 최대충전 전하량이 가장 작은 콘덴서가 먼저 파괴된다고 하는 2번이 맞게 됩니다.
조금씩 다르게 생각해보면 전부 맞는 말 같이 낸 문제이기 때문에 난도가 제법 있는 문제가 됩니다.
참고하시어 학습에 도움이 되셨길 바라겠습니다.
감사합니다. :)