RC 충방전 회로 실험 -회로에서의 축전기의 역할 이해-결과보고서

목차

1. 실험목적
2. 실험기구
3. 실험값
4. 결과분석
5. 오차논의
6. 결론
7. 참고자료

본문내용

[1]실험목적
회로 내에서 전지의 전하를 충∙방전하는 축전기의 역할을 이해한다. 축전기의 전기용량과 저항기의 저항이 충방전 시간과 어떤 관계를 맺는지 알아보며 시간상수와 연관지어 RC회로의 이론적 해석의 타당성을 확인한다.

[2]실험기구
디지털 오실로스코프, RC 충/방전 실험기기, 멀티미터기

<중략>

[4]결과분석
(1) 축전기의 전기용량, 저항에 따른 시간상수의 변화
실험 1~3은 일정한 저항을 유지하고 축전기의 전기용량을 변화시켰을 때, 시간상수의 값이 줄어드는 것을, 실험 1, 4, 5는 일정한 전기용량을 유지하고 저항을 변화시킬 때 시간상수가 줄어드는 경향을 보인다. 이와 관련하여 저항과 전기용량이 시간상수와 맺는 관계를 확인해본다.
① 전기용량과 시간상수의 관계
시간상수의 값은, 축전기 전기용량이 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 보인다. 실제로 기울기를 구해보면 이는 0.09정도의 값으로 일정하게 나타난다.
시간상수의 의미가 최종 전하량의 63.2%(충전 시)가 되는 데 걸리는 시간이라는 것을 감안해 볼 때, 시간상수의 값이 클수록 최종 전하량이 크다는 것을 의미한다. 따라서 축전기의 전기용량은 축전기에 충전되는 전햐랑과 관계가 있으며, 선형 비례관계에 있다는 것을 파악할 수 있다. 또한 이론적 시간상수를 구하는 식인 (RR_O C)/(R+R_O ) 에서 전기용량 C는 시간상수와 선형비례한다는 것을 보여주기에 이를 입증할 수 있다.

② 저항과 시간상수와의 관계
저항이 늘어날수록 시간상수는 증가하는 경향을 보이고 있고, 기울기의 값은 0.085~0.093 사이의 값을 보인다. 저항의 증가에 따라 시간상수가 증가한 것은 축전기에 전하를 충전하는 데 더 오랜 시간이 걸린 것이며, 이는 저항의 증가로 회로의 전류가 줄어들었기 때문으로 보인다.
전기용량과의 관계와 다른 점은, 기울기의 값이 크게 변하고 실제 그래프도 선형적이라고 하기에는 애매한 모습을 보인다는 것이다.

참고자료

· 남형주, 일반물리실험(2), 북스힐(2023), p.127~p.141