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1[9급 지방직 전기이론] 22년 1회차
그림 (a)는 도체판의 면적 S=0.1[m2], 도체판 사이의 거리 d=0.01[m], 유전체의 비유전율 εr=2.5인 평행판 커패시터이다. 여기에 그림 (b)와 같이 두 도체판 사이의 거리 d=0.01[m]를 유지하면서 두께 t=0.002[m], 면적 S=0.1[m2]인 도체판을 삽입했을 때, 커패시턴스 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?
문제 이미지
1
(b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 25% 증가한다.
2
(b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 20% 증가한다.
3
(b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 25% 감소한다.
4
(b)는 (a)에 비해 커패시턴스가 20% 감소한다.
해설

도체판을 넣으면 커패시턴스가 25% 증가한다.

삽입한 도체판 내부는 전계가 0이어서, 유전체 부분의 전체 두께만 d−t=0.01−0.002=0.008 md-t=0.01-0.002=0.008\,\mathrm{m}로 줄어든 것과 같다.
Ca=εSd,Cb=εSd−tC_a=\dfrac{\varepsilon S}{d},\quad C_b=\dfrac{\varepsilon S}{d-t}

CbCa=0.010.008=1.25\dfrac{C_b}{C_a}=\dfrac{0.01}{0.008}=1.25 이므로 1.25배가 된다.

  • 20% 증가: 간격 감소율(0.002/0.01=20%)을 커패시턴스 증가율로 착각한 값이다.
  • 25% 감소: 간격이 줄면 커패시턴스는 커지므로 감소가 아니다.
  • 20% 감소: 비율을 거꾸로 잡은(Ca/Cb=0.8C_a/C_b=0.8) 값으로, 감소가 아니다.

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