소개글
"아주대 물리학실험2 17"에 대한 내용입니다.
목차
1. 축전기의 충 · 방전
1.1. 측정값 및 계산
1.2. 토의
1.2.1. 충전현상 분석
1.2.2. 방전현상 분석
1.2.3. 반감기와 시간상수의 관계
1.2.4. 축전기 충전 전하량
1.2.5. 방전 시 전하량 변화
1.3. 실험과정 및 결과에 대한 검토
2. 참고 문헌
본문내용
1. 축전기의 충 · 방전
1.1. 측정값 및 계산
실험에서 측정한 축전기의 충전 및 방전 현상에 대한 값과 계산은 다음과 같다.
저항 값 R은 1 kΩ으로 측정되었다.
충전 현상에서 충전이 시작되는 시간 t'의 값은 9.995 s이며, 최대 전압 V_max는 3.967 V로 나타났다.
충전 과정에서 전압 V와 시간 t의 관계는 V=V_max(1-e^(-t/τ))에 따라 변화하는데, 이 때 시간상수 τ는 표의 데이터를 통해 계산할 수 있다. 전압이 최대 전압의 0.632배가 되는 시점 t_1은 2.505 s로 측정되었고, 따라서 시간상수 τ는 0.335 s로 계산된다.
이를 토대로 충전 과정에서의 전압과 시간의 관계를 살펴보면, 전압이 최대 전압의 1/2, 0.632, 0.865, 0.95배에 도달하는 시간 t_i는 각각 1.974 s, 2.505 s, 3.434 s, 3.767 s로 측정되었다. 이 값들을 식 (2)에 대입하여 계산한 시간과 비교하면, 오차율이 각각 1%, 2.2%, 3%로 매우 작아 충전 현상이 지수함수 형태로 잘 표현됨을 알 수 있다.
방전 현상에서 방전이 시작되는 시간 t'의 값은 4.995 s이며, 최대 전압 V_0는 3.967 V로 측정되었다. 방전 과정에서의 전압 V와 시간 t의 관계는 V=V_0e^(-t/τ)에 따라 변화하며, 이 때 시간상수 τ는 0.34 s로 계산된다.
방전이 진행됨에 따라 전압이 최대 전압의 0.368, 0.01배에 도달하는 시간 t_i는 각각 1.453 s, 6.7 s로 측정되었다. 이 값들을 식 (3)에 대입하여 계산한 시간과 비교하면, 오차율이 각각 0.43%, 0.174%로 매우 작아 방전 현상 또한 지수함수 형태로 잘 표현됨을 알 수 있다.
1.2. 토의
1.2.1. 충전현상 분석
실험에서 축전기의 충전현상 분석 결과, 충전 과정이 지수함수적으로 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 충전이 시작되는 시점인 t'_0는 9.995초로 기록되었고, 최대 전압 V_max는 3.975V로 측정되었다. 이를 바탕으로 충전 과정을 나타내는 식 V=V_max...
참고 자료
제 12판 물리학실험/아주대학교 출판부/p.151~156
대학물리학II 9판/Raymond A. Serway, John W. Jewet원저/ 대학물리학교재편찬위원회 역/ p.708~710
김상열 외, 물리학실험, 아주대학교 출판부, 제 12판
제 12판 물리학 실험, 아주대학교 출판부, 2018년, 김기홍 외 14명, p.151~156
대학물리학2 9판, Ramond A. Serway, John W. Jewett 원저, 대학물리학교재편찬위원회 역, 북스힐, 2018년, p.708~712
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