[실험report]대학물리실험 콘덴서 충방전
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작성일 19-01-14 09:56
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그렇다면 방전이 될 때는 전류가 시간에 대상으로하여 어떻게 변할 것인가 ε = 0 이라고 놓으면 R dq/dt + q/C = 0 이 방정식의 해는 q = q0 e-t/RC 이고 q0(=Cε)는 처음에 콘덴서가 완전히 충전되었을 때의 전하이다. 그러므로 회로의 법칙을 사용하면 저항 사이의 퍼텐셜 차는 기전력 ε와 같고 저한에 흐르는 전류는 ε/R이다.[실험레포트]대학물리실험 콘덴서 충방전 , [실험레포트]대학물리실험 콘덴서 충방전물리실험결과 , 실험레포트 대학물리실험 콘덴서 충방전
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설명
콘덴서 충방전
1. experiment(실험)goal(목표) : 저항과 콘덴서로 이루어진 회로에서의 전휴의 시간적 變化(변화)를 살펴본다. 방전과정에서의 전류는 I = dq/dt = -(q0/RC)e-t/RC = -i0e-t/RC 을 얻는다. 이식의 해는 q = Cε(1-e-t/RC)이고, 이 식은 콘덴서에서의 전하 q의 시간에 따른 變化(변화)를 나타내 주는 식이다.
고정된 전원 전압하에서 저항을 통하여 콘덴서가 충전되는 경우에 시간에 따른 전류는 키르히호프의 법칙으로 결정될 수 있다
I(t) = V/Re-t/RC
3. experiment(실험) 기구 및 장치
가. 콘덴서 충방전용 측정(測定) 명판
나. 전원장치
다. 선택 스위치를 충전 방향으로 옮기는 동시에 스톱워치를 킨다.
여기서 q와 I 모두가 시간에 따라 변한다.
이식을 시간 d/dt로 미분하게되면 I = dq/dt = (ε/R)e-t/RC이 되어 전류의 시간적 變化(변화)를 나타내게 된다 experiment(실험)적으로 q(t)의 값은 콘덴서 사이의 퍼탠셜 차를 측정(測定) 하므로 측정(測定) 할 수 있다 Vc = q/C = ε(1-e-t/RC) 마찬가지로 저하요ㅏ이의 퍼텐셜 차를 측정(測定) 하면 I(t)를 측정(測定) 할 수 있다 VR = iR= εe-t/RC 을 얻을 수 있다 어떤순간에도 Vc, VR의 합은 기전력 ε와 같음을 알 수 있다 지수 e에 나타나는 양은 차원이 없어야 하므로 RC는 시간의 차원을 갖는다.
5) 전압계의 전압이
실험결과/물리
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순서
다.
4) 다음 experiment(실험)을 하기워해 스톱워치를 리셋 시킨다.
충전 과정은 기기의 스위치를 닫으면 콘덴서에는 아무 전하도 없으므로 판 사이에는 퍼텐셜 차가 생기지 않는다. 그런후에 선택 스위치를 충전위치에서 방전 위치로 옮김과 동시에 스톱워치를 켠다. RC를 회로의 용량형 시간 상수라고 하면 τ라는 기호를 사용하여 나타낸다.
3) 전압계의 전압이 전원장치의 그것과 같아질 때 스톱워치 정지. 스톱워치의 시간에 따른 전압의 變化(변화)를 기록하고, 그래프를 그린다. 식 (1)에 수치를 대입하여 얻은 theory 치와 비교해 본다. 이때 콘덴서의 극성에 주의하여 팩을 설치하고, 스위치는 중앙에 놓이게 된다
2) 디지털 스톱워치를 준비하고, 전원스의치를 적당한 전압까지 올린다.
이 결과가 전류가 흐르기 처음 한 순간에만 맞는다. 이식의 초기 조건은 t=0, q=0라는 조건이 성립한다. 콘덴서 팩
라. 저항팩
마. 스톱워치
바. 디지털 멀티메타
사. 전류측정(測定) 용 저항
4. experiment(실험)방법
1) 그림과 같이 전원장치, 저항, 콘덴서, 전류계 및 전압계 등을 설치 한다. 이식은 전하 q의 시간에 대한 變化(변화)를 결정하는 미분방정식이다. 저닉 용량 시간 상수 RC는 충전할 때뿐만 아니라 방전할 O도 중요한 역할을 한다. 여기서 ε/R = q0/RC는 t=0dp 해당하는 처음 전류이다. t = RC일 때 콘덴서의 전하는 약 37%인 Cεe-1 로 줄어든다. 시간 상수는 콘덴서가 완전히 충전되어 평형 상태에 도달 했을 때의 전하량의(1-e-t/RC)의 63%가 충전되는데 걸리는 시간이다. 이식은 iR+q/C = ε 로 쓸 수 있고, I와 q는 I = dq/dt의 관계가 있으므로 Rdq/dt+q/C = ε을 얻는다. 왜냐하면 그 이후에는 콘덴서 판 …(drop) 사이에 전하가 쌓여서 그사이에 q/C의 퍼텐셜 차가 생기기 때문일것이다 회로의 법칙을 사용하면 이렇게 전하가 쌓이는 과정에서 저항과 콘덴서의 퍼텐셜 합은 전지의 기전력과 같고 저항의 퍼텐셜 차가 전지의 기전력과 같다는 것을 말한다.
2. experiment(실험)원리
그림과 같이 콘덴서와 저항으로 이루어진 회로에서 콘덴서가 충전되는 동안 회로에 흐르는 전류는 회로의 법칙을 적용해 보면 ε - iR - q/C = 0 이 되고 q/C는 축전기 판사이의 퍼탠셜 차이다.
