부산대학교 일반물리학실험 축전기의 충전과 방전 결과보고서

소개

"일반물리학실험 축전기의 충전과 방전 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험목적
축전기의 충전과 방전 과정을 관찰하여 축전기의 기능을 알아본다.
2. 실험원리
(1) 축전기의 충전 과정
그림 24-1(a)와 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 닫으면 전류가 회로에 흐르기 시작하여 축전기에 충전이 된다.
시간 t일 때 축전기에 충전된 전하가 q라면 이는 전류에 의한 것으로 전하의 시간 변화율은 전류와 같다.
   (24.1)
축전기의 전하는 축전기에 Δ   의 전위차를 만든다. 축전기에 전하가 충전되어 Δ    가 되면 회로에는 전류가 흐르지 않게 되며, 이때 충전된 전하량은   Δ    가 된다.
시간에 따라 축전기에 충전된 전하량, 전위차, 회로에 흐르는 전류를 알아보기 위해 주어진 회로에 Kirchhoff 제2법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.
     (24.2)
여기에 식 (24.1)을 대입하면 다음과 같다.
     (24.3)
초기 조건 즉 t=0일 때 축전기의 전하량이 q=0이라는 것을 적용하면 위 미분방정식의 해는 다음과 같다.
          (24.4)
축전기에 걸리는 전위차는 다음과 같이 전하량과 비례하고 같은 시간의 함수로 나타난다.
Δ          (24.5)
회로에 흐르는 전류는 다음과 같이 시간에 따라 지수적으로 감소하고, t=RC일 때에 초기값에 대해 36.8% 로 감소하게 된다.
        (24.6)
(2) 축전기의 방전 과정
이제 그림 24-1(b)와 같이 회로의 스위치를 열고 기전력 장치(전원)를 분리한 다음 스위치를 닫으면 충전된 축전기의 천위차에 의해 회로에 전류가 흐른다. 시간에 따라 충전된 전하량의 변화가 전류를 계산하기 위하여 주어진 회로에 Kirchhoff 제2법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.

참고자료

· https://namu.wiki/w/%EC%8B%9C%EC%A0%95%EC%88%98
· http://gplab.phys.pusan.ac.kr/menu/menu02/02_capacitor.html