[일반물리학] 축전기의 전기용량과 R-C 회로의 시상수 측정

축전기의 전기용량과 R-C 회로의 시상수 측정

1. 실험 목적
직류전원에 의해 축전기에 전하가 충전되는 양상을 관찰하고, R-C 회로의 전기적 특성을 대표하는 시상수를 측정하여 축전기의 직렬, 병렬연결에 대한 등가 전기용량을 알아본다.

2. 실험 이론

➀ 충전(charge)

기전력에 의하여 Capacitance가 충전된다. 옆 그림과 같이 구성된 회로의 회로 방정식은 식 (1)과 같다.

(1)

전류 i 값에 옆의 식(2)를 대입하여, ............................(2)

식(1)을 풀면, 식(3)을 얻을 수 있게 된다. (3)

t= RC 일 때 원래 기전력 의 (1-e-1)배가 되게 되는데 이때 t=RC 값을 RC시상수라고 한다.

2. 방전(discharge)

기전력 =0이 되고 capacitance에 충전된 전하들이 방전된다. 옆의 그림과 같이 구성된 회로의 회로방정식은 식 (4)와 같다.

(4)

마찬가지로 전루 ii값에 식(2)를 대입하여, 식 (4)를 풀면 식(5)의 해를 얻을 수 있다.

..............(5)

이때도 마찬가지로 t=RC 일 때 값을 RC 시상수 라고 한다.
3. 실험 장치 및 기구
➀ 회로판
➁ 전기저항 (10k, 100k)
➂ 축전기 (1F, 10F, 100F, 330F)
➃ Power Supply
➄ 전선
➅ 전압계

4. 실험 방법
➀ 전기저항과 축전기를 회로판에 연결한다.
➁ 축전기의 양단을 전선으로 연결함으로써 축전기를 완전 방출된 (전위차 0V) 상태가 되도록 한다.
➂ 스위치를 연결하고 전압계에 나타나는 전위차의 변화를 관찰한다.
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