인덕턴스 - 인덕터와 커패시터의 차이에 대해서 알아보자
인덕턴스
인덕턴스란 인덕터라는 전기 소자의 유도능력을 나타내는 용어입니다. 인덕터는 전선을 코일 형태로 감아서 자기장을 만들 수 있는 부품이고, 인덕턴스는 이 자기장을 유도하는 정도를 말합니다. 인덕턴스의 단위는 헨리(H)이고, 인덕턴스가 크면 클수록 자기장을 더 강하게 만들 수 있습니다. 인덕터에 직류(DC)가 흐르면 자기장이 일정하게 유지되고, 교류(AC)가 흐르면 자기장이 계속 바뀌면서 역기전력이 발생하여 전류의 흐름을 방해합니다. 이렇게 전류의 흐름에 반대하는 성질을 유도성 리액턴스라고 합니다.
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| 인덕터 |
인덕턴스란 전류가 인덕터에 흐르면 자기장이 형성된다고 했습니다. 인덕터마다 자기장을 형성하는 정도가 다릅니다. 이 자기장을 유도하는 능력을 인덕턴스라고 합니다. 인덕턴스의 단위는 헨리(H)이며, 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있습니다.
L = Nφ / I
여기서 L은 인덕턴스, N은 도선의 감은 수, φ는 자속, I는 전류입니다.
인덕턴스를 높이기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다.
도선의 감은 수를 늘립니다.
도선의 길이를 줄입니다.
투과성이 높은 코어를 사용합니다.
코어의 단면적을 넓힙니다.
인덕터에 직류와 교류가 흐르면 다른 역할을 합니다.
직류가 흐르면 일정한 자기장이 만들어지고 전류에 저항하지 않습니다. 따라서 인덕터는 직선 전선처럼 취급할 수 있습니다 .
교류가 흐르면 주파수에 따라 자기장의 크기와 방향이 바뀌고 유도 기전력이 발생합니다. 이 유도 기전력은 렌츠의 법칙에 따라 전류의 변화를 방해하게 됩니다 . 따라서 인덕터는 교류에 저항하는 역할을 합니다 .
인덕터가 교류에 저항하는 정도를 유도성 리액턴스라고 하며, 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있습니다.
XL = 2πfL
여기서 XL은 유도성 리액턴스, f는 주파수, L은 인덕턴스입니다 . 주파수가 높아질수록 유도성 리액턴스는 커집니다.
인덕터와 커패시터를 함께 사용하면 공진 현상이 발생할 수 있습니다. 공진 현상은 특정 주파수에서 회로의 임피던스가 최소값이 되어서 매우 큰 전류가 흐르게 되는 현상입니다. 이 때 공진 주파수는 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있습니다.
f = 1 / (2π√(LC))
여기서 f는 공진 주파수, L은 인덕턴스, C는 커패시턴스입니다 .
공진 현상은 필요에 따라 응용하거나 회피할 수 있습니다 . 예를 들어,
응용: 라디오나 TV 등에서 원하는 주파수의 신호만 선택적으로 받아들일 수 있도록 하는 역할을 합니다 .
회피: 스위칭 회로나 변환기 등에서 원치 않는 공진으로 인해 회로 손상이나 성능 저하를 방지하기 위해 저항을 추가하거나 용량 값을 조절합니다 .
인덕터와 커패시터의 차이점
인덕터와 커패시터는 두 가지 다른 종류의 전기 소자입니다. 인덕터는 전선을 코일 형태로 감아서 자기장을 만들고 저장하는 부품이고, 커패시터는 두 개의 금속 판 사이에 유전체를 두어 전기장을 만들고 저장하는 부품입니다. 인덕터와 커패시터의 차이점은 다음과 같습니다.
- 인덕터는 자기장의 형태로 에너지를 저장하지만 커패시터는 전기장의 형태로 에너지를 저장합니다.
- 인덕터에 저장된 에너지는 전류에 비례하고, 커패시터에 저장된 에너지는 전압에 비례합니다.
- 인덕터에서는 코일을 통해 전류가 흐르지만 커패시터에서는 판 사이에 전하가 축적됩니다.
- 인덕터는 DC 회로에서 도체 역할을 하고, 커패시터는 절연체 역할을 합니다.
- 인덕터에서 AC 회로에서 전류는 전압보다 90도 지연되고, 커패시터에서 AC 회로에서 전류는 전압보다 90도 선행합니다.
- 인덕턴스의 단위는 헨리(H)이고, 커패시턴스의 단위는 패럿(F)입니다.
- 인덕터의 유형은 결합 인덕터, 멀티 레이어 인덕터, 세라믹 코어 인덕터 등이 있고, 커패시터의 유형인 세라믹 커패시터, 전해 커패시타 탄탈 커패시타 등이 있습니다.
- 인덕터는 변화하는 자기장으로부 흐르려 하는전류 변화에 저항하며 ,커패시터는 변화하는전기장으로부 흐르려 하는전압인 변화에 저항합니다.