고분자를 이용한 축전기(Capacitor)의 제작과 정전용량(Capacitance) 측정

소개

동국대학교 2021-2 화공생물공학 기초실험 A+

목차

1. 실험 제목

2. 실험 날짜

3. 실험 이론
1) 축전기의 정의와 원리
2) 축전기의 구조
3) 축전기의 전하 저항
4) 축전기의 물리적 특성
5) 정전용량
6) 정전용량 계산

4. 시약 및 실험 기구 조사

5. 실험 결과
1) 결과 분석을 위한 참고 식 모음
2) 이론 값들과 실험 결과
3) 유전율과 정전용량의 결과값, 이론값 비교
4) 면적에 따른 정전용량의 변화 그래프와 경향성

6. 고찰
1) ITO부분은 왜 저항이 측정되고, glass 부분은 저항이 측정되지 않는 이유
2) 제작한 축전기의 정전용량을 측정하고 계산한 결과, 이론에 맞게 정전용량은 판의 면적에 비례한 것을 확인했다. 그러나 다음과 같이 오차가 발생하는 이유는 무엇인가?

7. 참고문헌

본문내용

전자 소자로 이용되는 축전기의 역할 및 구조, 원리를 이해하고 폴리비닐알코올(PVA)을 바 코팅을 통해 박막성형하여 축전기 제작한다. 제작한 축전기의 정전용량을 측정하고 정전용량에 대해 이해한다.
[축전기의 정의와 원리]
축전기(Capacitor)란 전기 회로에서 두 금속에서의 정전기 유도 현상을 이용해 대전된 전하를 모아 저장하는 전기소자 장치이다. 이때, 축전기에 전하를 저장하는 것을 충전이라 한다. 보통 2장의 서로 절연된 금속판 또는 도체판(모양 상관 없음)을 전극으로 두고 그 사이에 절연체 또는 유전체를 넣은 구조이다. 이 실험에서는 절연 특성을 가지는 PVA를 바-코팅을 통해 박막성형하여 축전기를 만드는 것이며, PVA가 유전체 역할을 한다. 그렇게 만든 전기 회로에 전압을 걸면 축전기가 전원에 연결되어 충전된다. 전자는 한 도체판에서 다른 도체판으로 전선을 통해 이동하고 양 판에 모이는 전하량의 크기는 전압에 비례한다. 또한, 그 전하량의 크기는 같지만, 부호는 반대이다.(음극에는 (-)전하, 양극에는 (+)전하. 이후, 축전기의 전압과 전원의 전압이 같아지게 되면 전자의 이동이 멈춘다.

참고자료

· 화공생물공학과 교수진, “2021-2 화공생물공학 기초실험”, 동국대학교, 2021, p. 53-58
· 김대수 외 4명, “고분자공학개론 제3판”, 자유아카데미, 2015, p. 78,379
· 연세대 물리학과 일반물리학 연구실, “Capacitors and Capacitance”, Ver. 20190926, p. 1-14
· 문대규, 한국공업화학회지 2006, 9권, 3호 “고분자 유기반도체를 이용한 박막트랜지스터 기술”, p.1-7
· 오영민, 경북대학교 “유전체 삽입 시, 축전기 전기용량의 시간적 변화”, 2017
· 김치훈 외 3명, 2019, 새물리 vol. 69, no.2 “수열 합성으로 제조된 WO3의 산용액에 따른 슈퍼축전기 전극 특성 연구”, p. 159-164