[일반물리학실험]RC시상수

소개글

A+를 받은 레포트입니다. 실험이론과 결과및분석이 자세합니다.^^

목차

1. 충전(charge)
2. 방전(discharge)
3. 실험 장치 및 기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 분석 및 토의
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
- 직류전원에 의해 축전기에 전하가 충전되는 양상을 관찰하고, RC회로의 전기적 특성을 대표하는 시상수를 측정하여 축전기의 직렬, 병렬연결에 대한 등가 전기용량을 알아본다.
2. 실험이론
- ○ RC회로
저항(Resistors)과 축전기(Capacitors), 기전력(emf)으로 이루어진 회로.
○ RC회로 충전과정
그림 1에서스위치를 a지점으로 연결하면 단일루프회로가 형성되어, 기전력으로부터 전류가 흘러 저항을 지나 축전기에 전하가 대전된다.
KLR 적용해서 미분방정식을 만들어 보면,
이므로 일차선형미분방정식을 만들 수 있다.
을 초기 조건으로 하고 미분방정식을 풀면 다음과 같다.
여기서 시간상수 이다.
○ RC회로 방전과정
그림 1에서 스위치를 b지점으로 연결하면 기전력을 제외한 단일루프회로가 형성되어 축전기에 대전된 전하가 저항을 통해 흘러가면서 방전된다.
KLR을 적용해서 미분방정식을 만들어 보면,
이므로 일차선형미분방정식을 만들 수 있다.
을 초기 조건으로 하고 미분방정식을 풀면 다음과 같다.
1. 충전(charge)
기전력에 의하여 Capacitance가 충전된다. 옆 그림과 같이 구성된 회로의 회로 방정식은 식 (1)과 같다.
(1)
전류 i 값에 옆의 식(2)를 대입하여, ............................(2)
식(1)을 풀면, 식(3)을 얻을 수 있게 된다. (3)
t= RC 일 때 원래 기전력 ε의 (1-e-1)배가 되게 되는데 이때 t=RC 값을 RC시상수라고 한다.
2. 방전(discharge)
기전력 ε=0이 되고 capacitance에 충전된 전하들이 방전된다. 옆의 그림과 같이 구성된 회로의 회로방정식은 식 (4)와 같다.
(4)
마찬가지로 전루 ii값에 식(2)를 대입하여, 식 (4)를 풀면 식(5)의 해를 얻을 수 있다.
..............(5)
이때도 마찬가지로 t=RC 일 때 값을 RC 시상수 라고 한다.
t=RC

참고 자료

- 일반 물리학 실험 / 한성철 외 7인 / 형설출판사
- 일반물리학 / 이영제 외 7인 / 형설출판사
- 일반물리학 / D.Halliday / 범한서적