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[자연과학] 물리實驗 - RC 회로의 충방전

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작성일18-09-28 10:06

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설명

experiment(실험) title
RC 회로의 충방전
experiment(실험) 목적

RC회로에 대해 공부하고, R과 C를 통해 시간상수를 구하고, 콘덴서를 이용한 충방전을 experiment(실험)하여 RC값을 계산해보고 이들을 비교하여 배운 것을 확인한다.

experiment(실험) 기구

1. 직류전원 공급 장치
2. 노트북
3. I-CA 시스템
4. 3방향 충방전 스위치
5. 콘덴서
6. 저항
7. 연결회로





1. 극성에 맞게 각각의 장치를 연결하고 기타 experiment(실험)조건을 기록한다.
2. 직류전원 공급 장치의 전압을 5V로 맞춘다.
3. I-CA 시스템에서 데이터의 수를 100장, MAX, MIN의 값을 각각 6000mV, -6000mV로 설정한다.
5 충방전 스위치를 일정시간동안 ‘방전에 놓은 후, experiment(실험)을 처음 한다.
6. 일정시간 전류를 흘려보낸 뒤 충방전 스위치를 ‘충전에 놓는다
7. 충전곡선이 더 이상 증가하지 않는 평행이 되면 데이터와 그래프를 分析한다.
8. 이...

experiment(실험) title
RC 회로의 충방전
experiment(실험) 목적

RC회로에 대해 공부하고, R과 C를 통해 시간상수를 구하고, 콘덴서를 이용한 충방전을 experiment(실험)하여 RC값을 계산해보고 이들을 비교하여 배운 것을 확인한다.

experiment(실험) 기구

1. 직류전원 공급 장치
2. 노트북
3. I-CA 시스템
4. 3방향 충방전 스위치
5. 콘덴서
6. 저항
7. 연결회로





1. 극성에 맞게 각각의 장치를 연결하고 기타 experiment(실험)조건을 기록한다.
2. 직류전원 공급 장치의 전압을 5V로 맞춘다.
3. I-CA 시스템에서 데이터의 수를 100장, MAX, MIN의 값을 각각 6000mV, -6000mV로 설정한다.
5 충방전 스위치를 일정시간동안 ‘방전’에 놓은 후, experiment(실험)을 처음 한다.
6. 일정시간 전류를 흘려보낸 뒤 충방전 스위치를 ‘충전’에 놓는다
7. 충전곡선이 더 이상 증가하지 않는 평행이 되면 데이터와 그래프를 分析한다.
8. 이후 충방전 스위치를 ‘방전’에 위치시켜서 제 2차 experiment(실험)을 처음 한다.
9. 방전곡선이 더 이상 감소하지 않는 평행상태가 될 때까지 방전스위치를 고정시킨다.
11 이때 데이터와 그래프를 分析한다.
12. 데이터를 엑셀을 통해 데이터를 정리(arrangement)하고 그래프를 그려 추세선을 구한다
13. 이 그래프를 통해 추세선을 계산한다.
14. experiment(실험)조건의 R,C값을 통해 이론 시간상수를 구한다
15. 이론값과 계산값을 비교해본다.

experiment(실험)

이론









1.시정수
시정수란 어떤 회로가 외부로부터의 입력에 얼마나 빠르게 reaction 할 수 있는지를 나타내는 지표이다. 저항(R)과 콘덴서(C)가 직렬로 연결된 회로가 있을 때, 시간 0 에서 일정 전압을 주면 콘텐서의 전압은 지수함수적으로 상승하고, 어느 정도의 시간이 흐르게 되면 주어진 전압에 도달하게 된다된다. 이때 전압의 약 63%에 도달하는 시간을 시정수라고 합니다
2.캐피시터

3.충전값
콘덴서와 저항으로…(省略) 이루어진 회로에서 충전되는 동안 회로에 흐르는 전류는 회로에 대한 식은 이다. 여기에를 대입하여 해를 구하면 이므로 충전될수록 콘덴서에는 전하량이 늘어난다. 이었으므로 가 된다된다. 이것을 전하량과 과 관련된 식으로 바꾸면 가 되고, 축전기의 전압은 전하량에 비례하므로 가된다된다. RC을 회로의 용량 시간 상수라고 하며 라는 기호를 사용하여 나타낸다. 시간 상수는 콘덴서가 완전히 충전되어 평형 상태에 도달했을 때의 전하량의 배내로 충전되는데 걸리는 시간이다. 충전 과전은 기기의 스위치를 닫으면 콘덴서에는 아무 전하도 없음으로 판 사이에는 퍼텐셜 차가 생기지 않는다. 그러므로 회로의 법칙을 사용하면 저항 사이의 퍼텐셜 차는 기전력 와 같고 저항에 흐르는 전류는 이다. 그 이후에는 콘덴서 판 사이에 전하가 쌓여서 그 사이에 의 퍼텐셜 차가 생기기 때문일것이다 회로의 법칙을 사용하면 이렇게 전하가 쌓이는 과정에서 저항과 콘덴서의 퍼텐셜 합은 전지의 기전력과 같아야 하므로 저항의 퍼텐셜 차는 감소하므로 전류도 줄어든다. 전류의 change(변화)는 콘덴서가 완전히 충전될 때까지 계속된다된다.

4.방전값
완전히 충전되었다는 것은 콘덴서의 퍼텐셜 차가 전지의 기전력과 같다는 것을 말한다.
방전과정은 회로에 기전력이 없으므로 이라고 놓으면
이 되고 전하량은 가 되고 전류는 가 되어 전류는 점점 감소한다. 전류가 (-)인 것은 충전될 때와는 다르게 전류의 방향이 반대이기 때문일것이다 전하량은 전압과 비례했으므로가 된다된다.
일 때 콘덴서의 전하는 약 37%인 로 줄어든다.

experiment(실험)

데이터


충전 데이터
시간(t)
채널(V)
9.7
0.17
9.8
0.209
9.9
0.273
10
0.312
10.1
0.371
.
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41.1
4.458
41.2
4.458
41.3
4.453
41.4
4.453
41.5
4.472
41.6
4.4

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