일반물리실험-RC충방전회로 실험/축전기 역할 이해 (A+)

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목차

[1] 실험값
[2] 결과 분석
[3] 오차 논의 및 검토
[4] 결론

본문내용

[2] 결과 분석
이번 실험에서는 전지와 저항기 그리고 축전기를 직렬 연결한 RC 충전 회로를 구성하고 회로를 구성하고 회로에 전류를 흐르게 한 뒤, 축전기 양단의 전위차의 시간에 따른 변화를 오실로스코프로 측정하였다. 이때 오실로스코프의 화면에 나타내어지는 전위차의 파형을 분석하여 q=Q(〖1-e〗^(-t/RC))임을 이해하였다. 이어서 회로에서 전지를 제거하여 저항기와 축전기만으로 이루어진 RC 방전 회로를 구성하고 마찬가지로 오실로스코프로 축전기 양단의 전위차의 시간에 따른 변화를 측정했다. 그 파형을 분석한 결과 q=Qe^(-t/RC)임을 이해하였다. 이를 토대로 저항과 전기용향이 각각 RC 회로의 충전, 방전에 미치는 영향에 대해서 알아보았다.
실험을 평가하기 위하여 먼저 전체 실험에서의 오차율의 평균을 구해보았다.
전위차의 오차율 시간상수의 오차율
오차율의 평균 0.458171% -1.72974%

위 결과를 통해 실험은 대체적으로 정확하게 진행되었음을 알 수 있었다. 그러나 이번 실험에서는 다른 실험들과 달랐던 점이 있었다. 위의 표에서는 재실험을 통해 오차율을 5%이내로 나타난 실험을 기록하여 정확한 실험이라고 제시할 수 있으나 우리는 재실험 이전 두번의 실험이 있었다. 첫 번째 실패한 실험은 저항: 100kΩ, 축전기: 10μF로 설정하고 진행한 실험이다. 이 실험에서의 결과값은 다음과 같다.
V_(c,실험)
V_(c,이론)
〖V_(c,이론)-V〗_(c,실험)/V_(c,이론) ×100(%) τ_실험 τ_이론 (τ_이론-τ_실험)/τ_이론 ×100(%)
4.48V 4.52478976V 0.989875 1s 0.908592s -10.0604

위 실험에서 시간상수의 오차율을 살펴보면 절대값이 10%이상으로 이는 실패한 실험이라 할 수밖에 없었다. 이에 대해 우리는 오차의 원인이 축전기의 전기용량이 작은 점에 기반하여 생성된 것이라고 추측할 수 있었다. 따라서 우리는 축전기의 전기용량을 허용가능한 오차율이 나올 정도의 전기용량으로 높여서 재실험하였다.
두번째 실패실험은 실험4와 저항, 전기용량이 동일한 실험이다. 실패한 실험의 결과값은 다음과 같았다.

참고 자료

없음