일반물리학실험 축전기의 충전과 방전 결과보고서(A+)

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 기구 및 재료
3. 실험 방법
4. 측정값
5. 실험 결과
6. 결과에 대한 논의
7. 결론
8. 참고 문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
축전기의 충전과 방전 과정을 관찰하여 축전기의 기능을 알아본다.

2. 실험 기구 및 재료
축전기, 저항, 직류 전원 공급기, 멀티미터, 초시계

3. 실험 방법
[실험 1] 충전 과정
직류 전원 공급기와 축전기, 저항, 멀티미터를 이용하여 회로를 만든 후 직류 전원 공급기의 전원을 켜고 충전 과정이 일어나도록 스위치를 전환한다. 일정한 시간 간격으로 축전기 양단의 전압 VC와 회로에 흐르는 전류 I를 측정하여 기록한다.

[실험 2] 방전 과정
방전 과정이 일어나도록 스위치를 전환하고 일정한 시간 간격으로 축전기 양단의 전압과 회로에 흐르는 전류를 측정하여 기록한다.

<중 략>

6. 결과에 대한 논의
(1) 결과 비교
[실험 1] : 실험 1의 시정수는 RC로, 100µF×50kΩ=5초이다. 시정수란 최댓값의 63.2%까지 충전되는 데 걸리는 시간을 말한다. 충전 과정에서 5초에 6.59V가 측정되었다. 또한, 가 성립하는데, 이에 따라 시간에 따른 I 와 VC의 그래프가 지수함수적으로 감소하고 증가한다. ln값을 붙인 그래프가 직선형을 따른다는 것으로 다시 한번 알 수 있다. 위의 식을 정리하면, 과 이 비례하는 것을 알 수 있는데, 실험 결과의 그래프에 따라 시간에 따른 ln I 그래프의 기울기가 –0.2108이고, 로 유사한 것을 알 수 있다. 그리고, 방전 과정에서는 가 성립하는데, 전하량과 전류는 시간에 대해 지수적으로 감소하며 t=RC일 때는 초기값에 대해 63.2%로 감소하게 된다. 방전 과정에서 5초에 3.33V가 측정되었다.
[실험 2] : 실험 2의 시정수는 330µF ×100kΩ=33초이다. 충전 과정에서 33초에 6.94V가 측정되었다. 이 실험 역시 충전 과정은 가 성립하고 시간에 따른 I 와 VC의 그래프가 지수함수적으로 감소하고 증가한다. 또한, 시간에 따른 ln I 그래프의 기울기가
–0.033이고, 으로 유사한 것을 알 수 있다. 그리고, 이 실험 역시 방전 과정은 이 성립하고, 시정수인 33초에 2.99V가 측정되었다.

참고 자료

일반물리학실험, 제 5판, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2019년