공학물리학및실험(2) 7주차 결과 레포트-직류 회로 및 교류 회로

목차

1. 실험 결과
2. 결과 분석
3. 토의
4. 참고문헌

본문내용

[실험 1] R-C 직류 회로
300uF와 100uF 두 개의 축전기에 대해 실험을 진행했고, 같은 저항을 사용하였다. 먼저 두 결과 그래프에서 시간 t값을 임의로 5개를 선정하여 해당 지점에서 키르히호프 법칙이 성립하는지 확인해보았다. 5개의 t값에서 저항과 축전기에 걸리는 전압을 공급 전압에 빼 주었을 때, 작은 오차를 가지고 0에 근사하는 모습을 볼 수 있었다. 이로써 R-C 회로에서 키르히호프 법칙이 성립함을 알 수 있었다.
다음으로는 축전기가 63.2%까지 충전, 36.8%까지 방전되는 시간을 측정하여 각각의 경우에 대해 시간상수 값을 알아내었다. 그리고 임을 이용하여 축전기의 전기용량을 계산하였고, 두 값을 평균 내어 축전기에 명시된 전기용량 값과 비교해보았다. 두 실험에서 두 값의 오차는 매우 작았다.

1) 두 그래프를 비교하면 어떤 현상이 관찰되는가? 그래프의 차이가 나타내는 물리적인 의미는 무엇인가?
300uF 축전기와 100uF 축전기의 전압 그래프를 비교해보면, 100uF 축전기의 그래프가 더 짧은 시간 안에 최고점에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 그리고 이것은 100uF 축전기가 300uF 축전기보다 빨리 충전된다는 것을 의미한다.

2) 이 결과는 R-C 회로의 시간상수가 의미하는 현상과 일치하는가?
시간상수는 축전기가 63.2% 충전되는 데 걸리는 시간을 의미한다. 따라서 시간상수가 작다는 것은 축전기가 더 빨리 충전됨을 의미한다. 시간상수의 식 에 의하면 축전기의 전기용량이 작을수록 축전기가 시간상수가 작아지므로, 100uF 축전기가 300uF 축전기보다 빨리 충전되는 실험 결과와 일관된다.

[실험 2] R-L 직류 회로
인덕터와 저항의 조합을 바꿔가며 다양한 회로를 구성했고, [실험 1]과 마찬가지로 회로마다 5가지 t값을 선정하여 각각의 지점에서 키르히호프 법칙이 성립하는지 확인하였다.

참고 자료

Hugh D. Young, Roger A. Freedman - University Physics with Modern Physics (15th Edition) (2019, Pearson)
31.3 The L-R-C Series Circuit p.1027~1029
31.5 Resonance in Alternating-Current Circuits p.1034~1035
연세대학교 Learnus “공학물리학 실험실”