[물리실험] RC회로에서의 충, 방전 과정 물리실험

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그림 1.과 같이 콘덴서와 저항으로 이루어진 회로에서 콘덴서가 충전되는 동안 회로에 흐르는 전류는 회로의 법칙을 적용해 보면 이 되고 q/C 는 축전기 판사이의 퍼텐셜 차이다.
여기서 q와 I 모두가 시간에 따라 변한다. 이 식은 로 쓸 수 있고, i와 q는 I = dq / dt 의 관계가 있으므로 을 얻는다.
이 식은 전하q의 시간에 대한 변화를 결정하는 미분 방정식이다.
이 식의 초기 조건은 t = 0 , q = 0라는 조건이 성립한다.
이 식의 해는

이 식은 콘덴서에서의 전하 q의 시간에 따른 변화를 나타내 주는 식이다.
이 식을 시간 d/dt로 미분을 하게되면 이 되어 전류의 시간적 변화를 나타내게 된다.
실험적으로 q(t)의 값은 콘덴서 사이의 퍼텐셜 차를 측정하므로 측정할 수 있다.

마찬가지로 저항 사이의 퍼텐셜 차를 측정하면 i(t)를 측정 할 수 있다.
을 얻을 수 있다. 어떤 순간에도 의 합은 기전력ε 와 같음을 알 수 있다.


우리는 생활속에서 충전기를 많이 접하고는 있지만, 물리학적으로의 접근은 생소한 부분이었기 때문에 이론상의 값을 구하는 공식을 이해하는데는 많은 시간이 요구되었고, 한번의 실험이 끝나면 콘덴서에 충전된 전류를 방전시키는데 짧지 않은 시간이 필요했기에 그만큼 실험 시간이 길어졌으며, 이러한 이유로 다양한 조건과 방법들을 실험에 적용할 수 없었다. 충전시와 더불어, 방전시의 전류를 측정하지 못했던 것에 아쉬움을 남기고 이번 실험을 마친다.

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