[결과] 축전기의 충.방전 - 아주대

소개

2014-2학기
아주대학교 물리학실험2 결과보고서입니다.

목차

[1]측정값
[2]토의
[3]참고문헌

본문내용

[2] 토의

질문 1. 위의 분석으로부터 축전기의 충전, 방전현상이 식 (2)와 (3)의 지수 함수형 변화라고 인정되는가?
- 충전현상에서는 시간이 =Ｔ, =, =, = 가 되는 시점을 찾아 기록했으며, 방전현상에서는 시간이 가 되는 곳과 방전되기 전 전압의 1%가 되는 시점을 찾아 기록했다. 충전현상에서 =Ｔ, =, =, =가 되는 시점에서 전압의 값을 예측해 보고 이에 맞는 전압과 시간을 찾아 기록하였다. 이 값이 맞는 지는 검토를 통해 알아보았으며, =Ｔ, =, =, = 이므로 , , 의 값이 각각 1이 나와야 한다. 검토 결과 그 값이 1에 가깝게 나왔으므로 식이 성립한다고 할 수 있다. 방전현상에도 충전현상에서와 같이 시간상수 값이 0.3400s가 나왔다. 또한 처음 전압의 값에서 1% 이하로 줄어드는 데에는 시간상수의 약 5배가 걸렸다.
축전기의 충전, 방전현상이 식 (2)와 (3)의 곡선모양인 지수 함수 형 변화라고 말할 수 있다.

질문 2. 반감기와 시간상수의 관계식 Ｔ=ln2는 성립하는가?

Ｔ는 반감기를 의미하며 처음 값의 50%가 될 때까지 걸리는 시간이다. 충전이 될 때의 식을 살펴보면 이며, 반감기 때에는 (1-)이 0.5가 되어야 하므로 의 값이 0.5가 되어야 한다. 즉, =0.5이며 이를 정리하면 Ｔ=ln2가 된다. 충전현상의 데이터 표를 보면 =1.018임을 알 수 있으며 의 값이 1에 가까우므로 실험에서 생긴 오차를 고려한다면 Ｔ=ln2가 성립한다고 말할 수 있다.

질문 3. 이 축전기에 충전된 전하의 최대값 Qmax는 얼마인가?
Q=CV이므로 Qmax=CVmax이다. C는 축전기의 전기용량이며 Vmax는 최대 전압의 값이며 실험결과 최대 전압은 3.9991V였다. 따라서 Qmax=305㎌3.9991V=1219.7µC 이다.

참고자료

· Paul E. Tippens, 『일반물리학』, 박상준 외3명 옮김, 한올출판사, 2000.
· Holiday. David, 『일반물리학 1』, 고려대학교 출판부 옮김, 범한서적, 2004.