정전에너지 계산
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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다
30회 시험 중에서 6번 나왔습니다
2012~2022년 기출 30회 시험 기준
출제 회차 2013년 3차 · 2014년 1차 · 2017년 1차 · 2019년 3차 · 2020년 1차 · 2020년 2차
2 쉬운 설명
정전에너지는 콘덴서나 대전체에 저장된 정전기 에너지다. 정전용량 C와 전압 V로 구하면 E = ½CV²이다. 정전용량은 전기를 얼마나 담을 수 있는지를 나타내는 값이다.
전하량 Q를 쓰는 식도 있다. ½CV²에 Q=CV를 넣으면 Q²/2C가 된다. 전하량 Q는 제곱하고, 정전용량 C는 제곱하지 않고 분모에 2C로 둔다.
계산할 때는 먼저 단위를 F와 V로 바꾼다. C = 20μF는 20×10⁻⁶ F이고, V = 2kV는 2000V이다. 이를 E = ½ × C × V²에 넣으면 ½ × 20×10⁻⁶ × 2000² = ½ × 20×10⁻⁶ × 4,000,000 = 40J이다.
정전용량이 면적당 값으로 주어지면 면적을 곱해 구한다. 인체 표면적 0.5m²는 5000cm²이고, 정전용량 0.02pF/cm²를 곱하면 C = 0.02pF/cm² × 5000cm² = 100pF = 1×10⁻¹⁰ F이다.
이어서 E = ½CV²에 넣는다. 3300V의 전압이 인가된 경우 E = ½ × 1×10⁻¹⁰ × 3300² = ½ × 1×10⁻¹⁰ × 1.089×10⁷ = 5.445×10⁻⁴ J이다. 여기서 1pF은 10⁻¹² F이다.
3 이 개념이 나온 기출문제
해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.
4 체크리스트 + 암기팁
암기팁 E = ½CV² = Q²/2C. 단위는 F·V로 먼저 바꾼다.
암기팁 0.5m² = 5000cm², 1pF = 10⁻¹² F.
함정 주의 Q²/2C에서 제곱은 전하 Q에만 붙는다. 용량 C를 제곱하지 않는다.
- 정전에너지 식은 E = ½CV²이다. ½을 빠뜨리면 CV²가 되어 값이 2배가 된다(C=20μF, V=2kV에서 40J 대신 80J).
- 계산 전에 단위를 F와 V로 바꾼다. μF는 10⁻⁶ F, pF는 10⁻¹² F, kV는 1000V이다.
- Q를 쓰는 식은 Q²/2C이다. 전하 Q는 제곱하고 용량 C는 제곱하지 않는다. Q/2C, Q/2C², Q²/2C²은 정전에너지 식이 아니다.
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- 면적당 정전용량이 주어지면 면적 단위부터 맞춘다. 0.5m² = 5000cm²이고, 0.02pF/cm² × 5000cm² = 100pF이다.
- pF을 F로 바꿀 때 지수를 틀리면 값이 어긋난다. 100pF = 1×10⁻¹⁰ F이다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
2020-08-22 시행 전기위험방지기술 74번 — 20μF·2kV 정전에너지정전용량 C=20μF, 방전 시 전압 V=2kV일 때 정전에너지(J)는 얼마인가?계산해설 보기 →2020-06-06 시행 전기위험방지기술 76번 — 인체 정전기 에너지인체의 표면적이 0.5m^{2}이고 정전용량은 0.02pF/cm^{2}이다. 3300V의 전압이 인가되어 있는 전선에 접근하여 작업을 할 때 인체에 축적되는 정전기 에너지(J)는?계산해설 보기 →2017-03-05 시행 전기위험방지기술 77번 — 20μF·2kV 정전에너지정전용량 C=20 μF, 방전 시 전압 V=2kV 일 때 정전에너지는 몇 J 인가?계산해설 보기 →6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 7개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기
정전용량
전기를 저장하는 능력. 단위는 F(패럿).
출처: 기출 해설의 용어 설명 · 이 개념 기출 6문항 중 4문항이 인용pF
피코패럿. 1pF = 10⁻¹² F.
출처: 기출 해설의 용어 설명 · 이 개념 기출 6문항 중 2문항이 인용pF(피코패럿)
정전용량의 단위. 1pF은 10^-12 F.
출처: 기출 해설의 용어 설명 · 이 개념 기출 6문항 중 1문항이 인용μF
마이크로패럿. 10⁻⁶ F.
출처: 기출 해설의 용어 설명 · 이 개념 기출 6문항 중 1문항이 인용대전 전하량(Q)
물체에 쌓인 전기의 양.
출처: 기출 해설의 용어 설명 · 이 개념 기출 6문항 중 1문항이 인용정전용량(C)
전하를 얼마나 담을 수 있는지를 나타내는 값.
출처: 기출 해설의 용어 설명 · 이 개념 기출 6문항 중 1문항이 인용최소 착화에너지
가연성 가스가 불꽃으로 불이 붙는 데 필요한 가장 작은 에너지.
출처: 기출 해설의 용어 설명 · 이 개념 기출 6문항 중 1문항이 인용