26장. 전기용량과 유전체

26장. 전기용량과 유전체

(Capacitance and Dielectrics)

26.1 전기용량의 정의 26.2 전기용량의 계산 26.3 축전기의 연결

26.4 대전된 축전기에 저장된 에너지 26.5 유전체가 있는 축전기

26.6 전기장 내에서의 전기 쌍극자

26.7 유전체의 원자적 기술

◎ The Uses of Capacitors

- Static Electric Force (정전기력) = Coulomb Force : 정전하 사이의 상호 작용력 - 전하를 당기거나 민다 → Work (일) ⇒ Energy : PE

E E

E

F l q E l U

W          

- PE : 일을 할 수 있는 능력

- 전하를 저장한다면 → Electric PE 저장 ⇒ Electro Static Energy Storage - 전하를 저장 할 수 있는 능력 : "Capacitance"

- 전하를 저장 할 수 있는 Device : "Capacitor" (축전기) - 정전하의 마지막 부분

o Device로서의 Capacitor의 역할 - 전기 에너지 저장

- 전류 진동 발생

ㆍ전압의 요동을 부드럽게 하여 예민한 소자 보호 cf) 자동차 바퀴의 스프링 → 충격 완화

ㆍ전류회로에 대한 진동수 부여 (L-C Circuit) → 고유 주파수 발생 및 주파수 흡수

◎ 평행판 축전기 (Parallel-Plate Capacitors) : 기본 구조

그림과 같이 두 도체판에 전지를 연결하면 판에 전하가 쌓인다.

이런 배열을 축전기(capacitor) 라고 한다.

26.1 전기용량의 정의

V C Q

 

cf ) ⇒ cf )

V C CV

Q

0

2 2 9

2 2 9

0

/ 10

9 /

10 9876 .

4 8

1 N m C N m C

k_e       



m pF m

F m

N

C / 8.85 10 / 8.85 / 10

8542 .

8 ^{12 2 2 12}

0   ^    ^ 



) (

10

, pF ¹²F pico Farad where  ^

Volt Coulomb V

F

C

] [

] ] [

[

q V  PE qV

U

PE   _⇒

] [

] ][

[ ] [

] ] [

[ C

m N C

V  J 

W

Fd

] [

] [ ] [

] ] [

[

2

Nm C V

F

C

전기용량(capacitance) C :

o Definition of Capacitance C (1) : - Device에서 알기 원하는 물리량

⇒ Device 양단에 전위차 V (전압)를 작용했을 때 저장(충전)되는 총 전하량

o 도체판에 대전되는 전하량은 전위차에 비례한다.

- 총 전하량 :

- 축전기 두 도체판 사이의 전위차가 전지 양단의 전위차와 같아질 때까지 축전기는 충전되며, 전위차가 같아지면 더 이상 충전이 이루어지지 않는다.

o C 의 단위 : [F ] (Farad) F, μF, pF

cf ) 진공(공기)에서의 유전율 의 단위 :

(단위: C/V = F ) (정의)

26.2 전기용량의 계산

(Calculating Capacitance)

◈ 고립된 대전 구의 전기용량 (예제 26-2에서 풀이 및 설명)

대전된 구형의 도체를 생각해 보자. 이 도체로부터 형성되는 전기력선은 무한대의 반지름을 가진 중심이 같은 도체 구에 크기는 같고 반대의 극성을 가진 전하가 있는 경우와 정확하게 같다.

따라서, 무한대에 있는 구각 도체를 두 개의 도체로 구성된 축전기의 두 번째 도체라 생각해도 된다.

무한대에 위치한 구각 도체의 전위를 영(0)점으로 정하면, 반지름 a 인 도체구의 전위차는 간단히 k_eQ/a 가 되므로

k a a a

Q k

Q V

C Q

e e

4

/   

 





1 )

( 1 



 



 









A B

eq r r

k V

V

V _{B A}

 (r_A )

고립된 대전된 구의 전기용량은 반지름에 비례하고

구의 전하량이나 전위차에 의존하지 않음을 알 수 있다.

A E Q

0

0





 



A Ed Qd

V









A Qd

Qd V

C Q

/ 

 



V Q d

C  

A 

)

( A

 Q



◈ 평행판 축전기

- V =Ed 이므로

- From Q=CΔV

∴ Capacitance :

평행판 축전기의 전기용량은 판의 면적에 비례하고 판 사이의 간격에 반비례한다.

(예제 24-4) 참고

 ^{  }  ^{ }  ^{ }











A

B A

B A A

B

V d Eds E ds Ed

V

V )

( E s (  V  Ed )

절연체 판에 대전된 전하 (Non-Conducting Sheet) 예제 24.4

단위 길이당 양(＋) 전하가 λ의 크기로 균일하게 대전되어 있는 무한히 길고 곧은 도선 으로부터 거리가 r 만큼 떨어진 점에서의 전기장을 구하라.

Sol

평면판 전하의 경우 마치 양쪽에 균일한 전하 밀도 가 둘 존재하는 것 같다.

Two Non-Conducting Plates Aside Ex

<복습>

평행판 축전기에서의 C, Q : Aside Ex

- 판의 면적 A=100㎠(=0.01㎡) 판사이의 거리 d=1㎝ :

- 전압 10 Volt를 걸면, 저장 전하량은?

평행판 축전기에서의 판의 면적 A : Aside Ex

- 전기용량이 1F, 판사이의 거리 d = 1㎜ 인 축전기에서 판의 면적은?

(cf ) 뉴욕 맨하탄의 3배 면적) C

C

pC 88.5 10 ¹² 8.85 10 ¹¹ 5

.

88   ^   ^



pFV V

pF CV

Q  88.5 10 88.5

m pF

m m

pF d

C A 8 . 85

01 . 0

01 . 0 /

85 .

8

0

  

 

2 2

8 12

3

0

110 10

1 . / 1

10 85

. 8

10 0

. 1 0

.

1 m km

m F

m F

A Cd   





 





RAM (Random Access Memory) Chip Aside Ex

Volt V

Farad femto

F fF

C

55

55

10

( ),

5 . 3

 ^

- 충전 전하량 :

Q

CV

55

10

F

5 . 3 V

291 . 5

10

C

- 충전 전하의 수 :

cf ) 가정내의 먼지의 평균 전자수 : 10¹⁷ electrons

C C

about C

e e

C / | | 10 ( ) 1 . 6 10 ( ) 2 10 0 . 02 10

6 .

1

(정전기 발생)

) (

10 8

.

| 1

| / 10

6 . 1

10 5

. 291

|

|

6 19

15

electrons e

C C e

n Q  



 



원통형 축전기 Coaxial Cable (동축 케이블) 예제 26.1

반지름이 a인 원통형 도체가 전하량 +Q로 대전되어 있고 반지름이 b인 큰 원통은 -Q로 대전되어 있으며, 이들은 그림과 같이 동심 축을 이루고 있다. 원통의 길이를 ℓ 이라고 할 때, 이 원통형 축전기의 전기용량을 구하라

Sol 전기장은 그림에서와 같이 원통의 중심축에 수직 이며 두 원통 사이에만 존재한다.

dr E s

d E V

V V

V

a r

b a a

b

ba

^{   }  ^{ } 





k r r

r

E_r Q _e 





 2 ²

2 ₀  ₀ 

 







ⁱⁿ0 E

dA q E

0

2





) / ( 1

2 )

/ ( 1 2 ) / ( 1 )(

/ 2

(

0

a b n a

b n k a

b n Q

k

Q V

C Q

e e













 



) / ( 1

2 ₀ a b n C

length

C 



 



 



 





^V





b e a

r 2  2 1

☆

- by Gauss' Law :

- 단위 길이당 Capacitance :

구형 축전기 A Spherical Capacitor

예제 26.2

구형 축전기는 그림과 같이 반지름이 b 이고 전하량이 –Q 인 구형 도체 구각과 내부에 반 지름이 a 이고 전하량이 +Q 인 작은 도체로 구성되어 있다. 이에 대한 전기용량을 구하라.

풀이 구형의 대칭 전하 분포에 대한 구 밖에서의 전기장은 지름 방 향이고 크기는 k_eQ/r²로 주어진다.

r r k Q r r

E_r Q ˆ _e ˆ

4 1

2 2

0



 

b

a e

b a

b e a

r

ba k Q r

r Q dr k dr

E

V 









 

ab a Q b

b k Q a

k

V_{ba e e} 

 



 

 

 1 1

) 1 (

) ( b a k

ab V

C Q

e 

 









ⁱⁿ0 E

dA q E

0

4 2

r ^Q E_r  - by Gauss' Law :

dr E s

d E V

V V

V

a r b

a a b

ba ^{   }









) ( b a k

C ab

e 





R Q k Inf

Q a b k

Q a k V

V

 



 

 



 

 







1 1 1 1

k R R V

C Q

e

4









R C  4 

m R

 6 . 38  10

F m

m pF R

E

 4 

 4   8 . 85 /  6 . 38  10

 7 . 09  10

◈

고립된 대전 구의 전기용량

- 반경 R 인 도체구 하나만으로 Capacitor를 이룰 수 있다.

- 고립된 구의 Capacitance는 구의 반경 R 에 비례한다.

- 외부 거리 R₂ → ∞ 에 –Q 로 대전된 도체 구각이 둘러 싸고 있다고 가정 cf ) 지구의 Capacitance :

- 지구는 "-" 전하로 대전 ⇒ 전자가 흘러 들어간다 cf) 번개 : 땅의 "-" 전하와 대기중의 "+" 전하간의 방전 현상

 

V C

V C C

C

V C V

C V

C Q

Q Q

Q

CV Q

 eq





















3 2

1

3 2

1 3

2 1













i i eq

p

C C

Parallel in

C C

C

C

26.3 축전기의 연결

(Combination of Capacitors)

- in Parallel (병렬 연결) : 각 V 가 일정

Ceq

Q C

C Q C

C Q C

Q C

Q

C V Q

V V

V V

 



 



  

















3 2

1

3 2

1

3 2

1

1 1

1













i i

eq s

C C

Series C in

C C

C

1 1

1 1

1 1

3 2

1

- in Series (직렬 연결) : 전류 i 가 일정

→ 전하량 Q 가 일정

Equilibrium Capacitance 예제 26.3 대치

C C

C

C₁  ₂  ₃ 

26.4 대전된 축전기에 저장된 에너지

- 요령 : 안의 Loop 부분을 먼저 처리할 것

C C

C

C C

C C

C C

C C

C C

C C

s eq

p s

p

3 2

2 3 2

1 1

1 1

1

2

1

2 1



























o 개념적

cf ) Spring의 압축 → 용수철은 PE 를 가진다

⇒ 이 용수철이 일(Work)을 하면 : W =-PE - PE의 개념 : 용수철을 압축하는데 필요한 일

→ 일을 해주어야 하므로 PE =U =|-W |

→ Required Work : |-W |=PE (=U )

☆

☆

o

축전기의 대전에 필요한 일

- Charging 후 V_f =V

- 대전(충전)에 필요한 평균일 <W >

⇒ Charge Q가 평균 전압 <V >로 대전되므로 평균 전압 (전위차) :

⇒ Required Work = U (축전기의 PE )

2 2

0 2

V V V

V V



  



2 2

2 1 2

2 1

C CV Q

QV V

Q W

U













C V Q

V C Q

or CV

Q

where   , 

C dq Vdq q

dW   



 ^{ }





C qdq Q

dq C C W q

0

2

0

2

1

o 수학적 :

- 기전력이 소모하는 만큼의 에너지가 축전기에 저장된다.

충전시키는 동안의 어느 순간에 축전기에 전하량 q 가 충전되어 있다고 가정하자.

바로 그 순간에, 축전기 양단의 전위차는 V=q/C 이므로,

전하가 -q인 판으로부터 +q 인 판(높은 전위)으로 미소 전하 dq 를 옮기는 데 필요한 일은

2 0

0 2

2

( )

2 ) 1

2 ( ) 1

2 (

1 Ed Ad E

d V A

C

U _{  }  _ 

2

2

1 E Volume

u

 U  



cf ) Volume of a Capacitor =Ad

◎ Electrostatic Field Energy, Energy Density

(Required Work to Store Electric Energy in a Capacitor)

축전기를 충전시킬 때 한 일은 축전기에 저장된 전기 위치 에너지 U로 나타난다.

2 2

) 2 (

1 2

1

2 Q V C V

C

U  Q    



C Q

 



축전기가 충전되면 축전기 내부에 전기장이 형성된다. 즉, 축전기에 저장된 에너지는 충전이 되면서 판 사이에 형성되는 전기장의 형태로 저장된다고 할 수 있다. 평행판 축전기에 대해서…..

0 , d C  A

 _{V  Ed}

(에너지 밀도)

전기장 내에 저장되는 에너지 밀도는 전기장 세기의 제곱에 비례한다.

충전 Energy Aside Ex

The Medical Defibrillator (심장제세동기) Aside Ex

- 12Volt의 전원, 20㎌의 축전기 - 대전후의 Energy :

J CV

W

PE

20 10

12

144 10

1 . 44 10

2

1 2

1





















- Capacitance of the Paddles = 70㎌, Battery = 5000V - Stored Energy :

- 2msec 동안 200J의 Energy가 환자의 심장에 전해진다면 이 Pulse의 Power?

J kW t

P U 100

sec 10

0 . 2

200

3



 

 

cf) 심장에 전해지는 Power는

Battery가 가진 Power 보다 훨씬 커진다.

⇒ Charging Time과 Discharging Time의 조절에 의하여 High Power 사용

ex) Medical Defibrillator, Camera Flash, etc.

 ^F  ^{ V  J}

CV

U 70 10 5000 875

2 1 2

1

 





두 개의 대전된 축전기의 연결 예제 26.4

전기용량이 C₁과 C₂(C₁ >C₂)인 축전기를 같은 처음 전위차 V_i로 충전한 후 전지를 제거 한다. 그리고 그림과 같이 극성을 바꿔 축전기 판에 도선을 연결한다. 그리고 난 후에 S₁ 과 S₂를 그림과 같이 닫는다.

(A) 스위치를 닫은 다음 점 a와 b 사이의 전위차 V_f 를 구하라.

(B) 스위치를 닫기 전과 닫은 후의 저장된 전체 에너지를 구하고, 처음 에너지에 대한 나중 에너지의 비율을 계산하라.

풀이

i

i i

i i

i

V C

C

V C V

C Q

Q Q



















) (

) 1 (

2 1

2 1

2 1

f

f f

f f

f

V C

C

V C V

C Q

Q Q



















) (

) 2 (

2 1

2 1

2 1

i f

i

f

Q C C V C C V

Q   (



)   (



) 

i

f

V

C C

C V C   

 







 



2 1

2

)

3 (

☆

스위치를 닫으면 모든 축전기가 같은 전위차가 될 때까지 전하가 이동한다.

축전기의 왼쪽 판들을 하나의 고립계로 생각할 수 있다.

풀이 ²

2 1

2 2

2

1 ( )( )

2 ) 1

2 ( ) 1

2 ( ) 1

4

( U_i  C V_i  C Vi  C C V_i

2 2

1 2

2 2

1

( )( )

2 ) 1

2 ( ) 1

2 ( 1

f f

f

f

C V C V C C V

U       

2 1

2 2

2 1

2 2

2 1

2 1

2 1

) (

) (

2 1

) (

) 2 (

1

C C

V C

C

C V C

C C C

C

i

i





 

 



 







 



2 2

1

2 1

2 2

2 1

) )(

2 ( 1

) /(

) (

) 2 (

1 )

5 (

Vi C

C

C C

Vi C

C U

U

i f









 

2

2 1

2

) 1

6

( 



 







 

C C

C C

U U

i f

(B) 스위치를 닫기 전과 닫은 후의 저장된 전체 에너지를 구하고, 처음 에너지에 대한 나중 에너지의 비율을 계산하라.

26.5 유전체가 있는 축전기

C

C  



Q d C A

where, ₀ 

d A d

A 

  





 

2 0 2

2 1 2

1 E E

u

   

o Michael Faraday

- 두 판의 접촉 방지 : 두 판 사이에 절연체를 삽입

→ 절연체의 종류에 따라 Capacitance C (or 대전 전하량 Q)이 달라짐을 관찰 ⇒ Capacitance C ∝ C₀ (where C₀ : 공기 (진공)에서의 C )

- 사용 절연체 : 유전체 "Dielectric“

- 유전 상수 ("Dielectric Constant") : 비례계수 κ

cf ) 유전체의 Energy Density (에너지 밀도) : cf ) 유전상수 κ :

공기(진공) : 1 ~ 1.00054 종이 : 3.5 ~ 3.7

물 : 약 80 파라핀 : 2.2

⇒ ε : 유전율 Permittivity



V  V







0 0 0

0 0

/ V

Q V

Q V

C Q

 

 

 

 



C

C  



- 고무, 유리, 왁스 칠을 한 종이 등과 같은 비전도성 물질을 유전체 (dielectrics)라 한다.

- 유전체를 축전기의 도체 판 사이에 끼우면 축전기의 전기용량이 증가한다.

- 이미 충전되어 있는 고립된 축전기에 유전체를 삽입하면 도체 판 사이의 전위차가 감소한다.

κ >1이며, 차원이 없는 인자로서 물 질의 유전 상수(dielectric constant) 라 부른다.

극판 사이의 거리 d 를 감소시키면, 전기용량을 아주 크게 증가시킬 수 있 는 것처럼 보인다. 그러나 실제로는 유전체를 통하여 극판 사이에 방전이 일어나므로 d 의 최소값은 한계를 가진다.

주어진 극판 사이의 d 에 대하여, 방전을 일으키지 않고 걸어줄 수 있는 최대 전기장을 유전체의 유전 강도(dielectric strength; 최대 전기장의 세기)라고 한다.

d C   

A

유전체를 채운 평행판 축전기;

유전체 사용의 이점:

•축전기의 전기용량 증가

•축전기의 최대 작동 전압 증가 •도체 극판 사이를 역학적으로 지탱해주는 효과

☆

◎ 유전 강도

→ 중간의 유전체(Dielectric)을 Charging

- Voltage 大 → 전자 e가 Dielectric을 타고 뛰어 넘어 (“+” → “-” 로) 이동하게 된다

- "Breakdown Voltage" or "Dielectric Strength“

] / [

: V m

d E  V

Ex) - 공기 : 1㎜ 간격에서 3000V = 3㎸/㎜ , or 3×10⁶V/m - 종이 : 16㎸/㎜ or 16×10⁶V/m

- 단위 : 최대 전기장의 세기

26.7 유전체의 원자적 기술

우리는 축전기의 도체판에 유전체를 넣으면, 도체판 사이의 전위차가 줄 어드는 것을 보았다. 이렇게 전위차가 줄어드는 것은 도체판 내의 전기장 의 크기가 줄어들기 때문이다.



E  E

0

0

E E

E

E  



0 0

0











 _{ }

이므로

0

0 

  E

 

  _



 



  1

ind

Dielectric Material (종이) Aside Ex

- Capacitance (전기용량) : κ_paper = 3.5

∴ 유전체의 유전상수(Dielectric Constant) 증가 → C 증가

- 허용 최대 전압 V_max : (Breakdown Voltage) pF

F

m

m m

Nm C

d C A

6 . 19 10

6 . 19

10 1

10 3 10

2 /

10 85 . 5 8 . 3

12

3

2 2

2 2

12 0

















 













 



kV V

mm mm

V d

E

V_max  _max 1610³ / 1 1610³ 16 m

V or

mm kV

E_max,papoer 16 / 1610³ /

∴ 유전체의 유전상수(Dielectric Constant) 증가

→ 허용 최대 전압 V_max 증가

J V

F CV

U_{max max}² 19.6 10 ¹² (16 10³ )² 2.56 10 ³ 2

1 2

1 _{ }

















- 최대 내부 Energy U_max :

cf ) 그림 26-8-2처럼 종이가 반만 차지하는 경우 : → 면적이 2㎝×1.5㎝ 인

두 개의 C_Air와 C_Paper의 병렬연결 - 최대 저장 전하량 Q_max :

C C

V F

CV

Q_max  _max 19.610^12 1610³ 3.110^7 0.3110^6

∴ 유전체의 유전상수(Dielectric Constant) 증가

→ 최대 저장 전하량 Q_max 증가

∴ 유전체의 유전상수(Dielectric Constant) 증가

→ 최대 내부 에너지 U_max 증가

금속판의 효과 예제 26.7

평행판 축전기에서 판 하나의 면적이 A이고 두 도체판은 서로 d 만큼 떨어져 있다. 두 도체판의 중앙에 두께가 a이고 대전되지 않은 다른 금속판을 넣었다.

(A) 이 소자의 전기용량을 구하라.

풀이 금속판의 위와 아래를 두 개의 도체판이라 생 각하고 금속판의 내부는 전선이라 생각해도 된 다.

a d C A

a d

A a

d C A

C C

 













0

0 2 0

1

2 / ) (

1

2 / ) (

1 1

1 1







(B) 두께가 거의 영인 금속판을 넣을 경우, 이 금속판은 원래의 전기용량에 영향을 미치 지 않음을 보여라.

d A a

d C A

a

0 0

lim0  _ 



 





 



부분적으로 채워진 축전기 (다음 예제로 대치)

예제 26.8

평행판 축전기에서 두 도체판은 서로 d 만큼 떨어져 있고, 판 사이에 유전체가 없을 때 의 전기용량은 C₀이다. 두 도체판 사이에 두께가 fd이고 유전 상수가 κ인 유전체를 넣었 을 때 축전기의 전기용량은 얼마인가? 여기서 f의 크기는 0과 1 사이에 있다.

풀이 이 경우를 그림처럼 두 개의 축전기를 직렬 연결하는 것으로 생각할 수 있다.

d f C A

fd C A

) 1 (

0 2

0

1    

A d f A

fd C

C

C _{1 2 0 0}

) 1 ( 1

1 1





 







A d f f

A d f A

fd

C _{0 0 0}

) 1 ( )

1 ( 1















 

 



0 0

) 1

( )

1

( C

f f

d A d

f C f



 



 











두 유전체의 직렬 연결 : 예제 26.8 대치

평행판 축전기에서 두 도체판은 서로 d 만큼 떨어져 있고, 판 사이에 유전체가 없을 때 의 전기용량은 C₀이다. 두 도체판 사이에 두께가 x이고 유전율이 ε₁인 유전체와 두께가 (d-x )이고 유전율이 ε₂인 유전체를 넣었을 때 축전기의 등가 전기용량은 얼마인가?

풀이 이 경우를 그림처럼 두 개의 축전기를 직렬 연결하는 것으로 생각할 수 있다.

- 한 Capacitor내에 두 유전체를 직렬로 넣으면 (in Series)

두 유전체의 병렬 연결 : Aside Ex

- 한 Capacitor내에 두 유전체를 병렬로 넣으면 (in Series)

26.6 전기장 내에서의 전기 쌍극자

o 전기 쌍극자 Electric Dipole : 크기는 같지만 부호가 반대인 두 전하가 거리 l 을 두고 떨어져 있을 때

◎ 전기 쌍극자의 중심 O에서 z 떨어진 점 P에서의 E-Field?

Ex 23-4 보충

- 대칭성에 의해 쌍극자를 x-y 평면에 잡아주면, 2차원 문제

크기는 같지만 부호가 반대인 두 전하가 거리 l 을 두고 떨어져 있을 때, 이 계를 전기 쌍극자 모멘트(electric dipole moment)라 부른다.

◎ Define) "Diploe Moment" :

cf ) 반경 l/2인 고리의 중심에서 z 떨어진 점에서의 전기장의 세기 E

- Single Charge (or 원형고리전하)의 경우 :

∴ 거리가 멀어짐에 따라 E_Di 이 훨씬 빨리 소멸하게 된다.

cf) Dipole Moment의 방향 (cf ) 전기장의 방향 : "+" → "-"

- Electric Field by Electric Dipole Moment :

aq p  2

교재:

◎ A Dipole in an Electric Field

- Electric Dipole이 외부 Electric Field에 놓일 경우, Dipole이 받는 Net Force :

※ 쌍극자에 대한 외부 전기장의 알짜힘은 0 - 회전에 의한 Torque :

- 전기 쌍극자가 균일한 외부 전기장 E 내에서 각 θ의 방향을 가지고 놓여 있다고 하자.

◎ Potential Energy of an Electric Dipole (Rotate θ

→ θ

)

유도 분극

전기장 방향으로의 정렬과 반대로 쌍극자를 돌리고자 하면,

외부에서 일을 해주어야 하며, 이 일은 계의 위치 에너지로 저장된다.

dU d

pE d

dW      sin    

) cos (cos

] cos [

sin sin

f i

i f

pE pE

d pE

d pE

d U

U

f i f

i

f

i

f

i



















































   



cos pE

U  

  U   p  E

(식 (10-22))

o 극성 분자와 비극성 분자

- 분극 : 물과 같이 분자의 양전하와 음전하의 각각에 대한 평균적인 위치가 분리되어 있는 분자.

- 극성 분자(polar molecules):

분극을 가지지 않는 분자.

- 비극성 분자(nonpolar molecules):

분극을 가지지 않는 분자.

◎ cf ) 물 분자(극성분자)에서의 Electric Dipole (Microwave Oven)

o 물 분자 : H₂O → 2H⁺ + O ^--

- H 의 “+”전하와, O의 “-”전하 1개가 Dipole을 형성 - 2개의 Dipole은 서로 105˚ 의 각을 이룬다

- 두 Dipole은 두 H 의 중간에 Net Dipole을 형성 o 분자 결합

- O의 Net Dipole의 "-" 부분에

다른 H₂O 분자의 한 H+ 이온이 가서 붙으면서 2개의 H2O 분자가 결합된다.

- 여기에 E_→ 가 작용하면 2번 H2O 분자는 회전 - 180˚ 회전 후 E_← 를 작용하면 다시 회전

- "+", "-" 의 E-Field를 중복하여 작용하면, 물분자간의 결합이 끊어지고

분자간의 충돌이 일어나게 된다.

⇒ 마찰열 발생

- E-Field를 중복하여 작용하기 위하여 전자기파를 사용 : Microwave!