물리실험레포트 - RC회로 충전, 방전실험 (+ 오차의 원인)

소개글

물리실험 결과레포트입니다.
결과 및 토의 포함

목차

1. 실험결과
2. 이론
3. 결과 및 토의

본문내용

실험결과
실험 결과
1. R :
C :
A : 빨강 (2), 검정 (0), 노랑(4)

2. 전압 : 4V
① 충전시
◆ 4V의 63% : 2.52V
- 이론상 : 20s, 실험결과 : 25s
오차 : 5s

그림 1.과 같이 콘덴서와 저항으로 이루어진 회로에서 콘덴서가 충전되는 동안 회로에 흐르는 전류는 회로의 법칙을 적용해 보면 이 되고 는 축전기 판사이의 퍼텐셜 차이다.
여기서 과 모두가 시간에 따라 변한다. 이 식은 로 쓸 수 있고, 와 는 의 관계가 있으므로 을 얻는다.
이 식은 전하 의 시간에 대한 변화를 결정하는 미분방정식이다.
이 식의 초기 조건은 라는 조건이 성립한다.
이 식의 해는

이 식은 콘덴서에서의 전하 의 시간에 따른 변화를 나타내 주는 식이다.
이 식은 시간 로 미분을 하게 되면 이 되어 전류의 시간적 변화를 나타내게 된다.
실험적으로 의 값은 콘덴서 사이의 퍼텐셜 차를 측정하므로 측정할 수 있다.

마찬가지로 저항 사이의 퍼텐셜 차를 측정하면 를 측정 할 수 있다.
을 얻을 수 있다. 어떤 순간에도 의 합은 기전력 와 같음을 알 수 있다.
지수 에 나타나는 량은 차원이 없어야 하므로 는 시간의 차원을 갖는다. 을 회로의 용량형 시간 상수라고 하며 라는 기호를 사용하여 나타낸다. 시간 상수는 콘덴서가 완전히 충전되어 평형 상태에 도달했을 때의 전하량의 의 63%가 충전 되는데 걸리는 시간이다.
충전 과정은 기기의 스위치를 닫으면 콘덴서에는 아무 전하도 없음으로 판 사이에는 퍼텐셜 차가 생기지 않는다. 그러므로 회로의 법칙을 사용하면 저항 사이의 퍼텐셜 차는 기전력 과 같고 저항에 흐르는 전류는 이다.
이 결과는 전류가 흐르기 시작한 순간에만 맞는다. 왜냐하면 그 이후에는 콘덴서 판 사이에 전하가 쌓여서 그 사이에 의 퍼텐셜 차가 생기기 때문이다. 회로의 법칙을 사용하면 이렇게 전하가 쌓이는 과정에서 저항과 콘덴서의 퍼텐셜 합은 전지의 기전력과 같아야 하므로 저항의 퍼텐셜 차는 감소하므로 전류도 줄어든다.

참고 자료

일반물리실험책