[화공생물공학기초실험]고분자를 이용한 축전기(Capacitor)의 제작과 정전용량(Capacitance) 측정

1. 실험 이론 및 원리

고분자를 이용한 축전기 제작과 정전용량 측정의 이론 및 원리는 전기와 물질의 상호작용을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 축전기는 전기 에너지를 저장하는 장치이며, 그 작동 원리는 전기장을 통해 전하를 저장하는 것이다. 축전기는 두 개의 전극과 이들 사이에 위치하는 유전체로 구성된다. 유전체는 전기장이 걸리면 분극 현상을 일으키며 전하를 축적할 수 있는 능력을 부여한다. 이 과정에서 고분자가 유전체로 사용되는 이유는 고분자가 갖는 뛰어난 절연성과 다양한 물리적 특성 덕분이다. 정전용량(Capacitance)은 축전기가 저장할 수 있는 전하의 양을 나타내는 물리량으로, 전극 간 전압에 대한 전하의 비율로 정의된다. 일반적으로 정전용량 C는 C = Q/V로 표시되며, 여기서 Q는 축전기에 저장된 전하량, V는 전극 간 전압이다. 이때, 축전기의 정전용량은 유전체의 특성에 따라 달라지며, 유전체의 유전율이 정전용량에 미치는 영향은 크다. 유전율(ε)은 물질이 전기장에 반응하는 정도를 나타내는 값으로, 큰 유전율을 가지는 물질일수록 전하를 더 많이 축적할 수 있다. 고분자 물질은 일반적으로 높은 유전율과 함께 가벼운 질량…(생략)