일반물리학실험 - 축전기의 충전과 방전

목차

1. 축전기의 충전과 방전.hwp
2. 축전기의 충전과 방전.xlsx

본문내용

Ⅰ. 실험목적
본 실험을 통해 축전기의 충전과 방전 과정을 관찰하여 축전기의 기능을 알 수 있다.

Ⅱ. 실험원리
1. 축전기
축전기는 콘덴서라고도 하며, 두 도체 판에서의 정전기 유도 현상을 이용하여 대전된 전하를 모아두는 장치를 말한다. 두 도체 판 사이에 두고 전압을 걸면 음극에는 (-)전하가, 양극에는 (+)전하가 같은 크기로 모인다. 이때 모이는 전하량 는 두 도체의 전위차 에 비례한다. 축전기의 전기용량 는 두 도체 사이의 전위차의 크기에 대한 도체의 전하 크기의 비율로 정의된다. 이때 평행한 축전기의 경우 축전기의 전기용량은 판의 넓이 에 비례하고 판 사이 간격에 비례한다.
축전기는 이런 원리를 이용하여 전자회로에서 전하를 충전하거나 방전하는 역할을 한다. 축전기에 직류전압을 가하면 전하가 완전히 충전될 때까지 아주 짧은 시간 동안 전류가 흐르고 더 이상 전류가 흐르지 않는다.

2. 축전기의 충전 과정
그림 1과 같은 축전기, 저항, 기전력 장치로 구성된 직렬 회로를 생각하자. 축전기가 초기에 충전되지 않았고 스위치가 열려 있으면 회로에는 전류가 흐르지 않는다. 시간 t=0일 때 스위치를 충전 쪽으로 닫으면 전류가 회로에 흐르기 시작하여 축전기에 충전이 된다. 시간 t일 때 축전기에 충전된 전하가 q라면 이는 전류에 의한 것으로 전하의 시간 변화율은 전류와 같다.
축전기의 전하는 축전기에 의 전위차를 만든다. 축전기에 전하가 충전되어 가 되면 회로에는 전류가 흐르지 않게 되며, 이때 충전된 전하량은 가 된다.
시간에 따라 축전기에충전된 전하량, 전위차, 회로에 흐르는 전류를 알아보기 위해 주어진 회로에 Kirchhoff 제 2법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.
여기에 위의 식을 대입하면 가 된다.

참고자료

· 일반물리학실험, 제 5판, Part2 축전기의 충전과 방전, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2018년
· 부산대학교 일반물리학실험실, 축전기의 충전과 방전,
· https://gplab.pusan.ac.kr/gplab/44351/subview.do
· 최신대학물리학Ⅱ, 제 5판, 20장 전위와 전기용량, Raymond A.Serway, John W. Jewett, 2016년
· 네이버 지식백과, 두산백과, ‘축전기’
· https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1150345&cid=40942&categoryId=32374
· 최신대학물리학Ⅱ, 제 5판, 21장 전류와 직류회로, Raymond A.Serway, John W. Jewett, 2016년