인천대학교 일반물리학실험 축전기의 원리 과제

소개

인천대학교 일반물리학실험 축전기의원리 과제입니다.

목차

Ⅰ. 개요 (Introduction)
Ⅱ. 이론 (Theory)
Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)
Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
Ⅵ. 토의 (Discussion)

본문내용

Ⅰ. 개요 (Introduction)
축전기의 양단에 인가되는 전압에 따라 그 충전량이 변하는 것을 실험으로 확인하고 축전기의 용량 시상수(Capacitive time constant)가 어떠한 조건에 따라 달라지는지 확인합니다.

Ⅱ. 이론 (Theory)
- 축전기(Capacitor)는 절연체로 분리된 2장의 금속판으로 구성되며 전하량 (단위는 c[쿨롱], 축전기의 전기용량 C[단위는 F이고 farad, 패럿이라고 읽는다])

- 실제 1F(패럿)은 매우 큰 양이고 일반적으로 사용하는 축전기에 표시된 전기용량의 단위는 대부분 (pico-Farad, 10) 혹은 (micro-Farad, 10)을 사용하며 이고, 회로 내에서 전기에너지를 저장했다가 필요할 때 공급하는 역할을 담당합니다.

- 키르히호프 제2법칙을 적용해 이해합니다. ‘임의의 닫힌 회로에서 각 소자를 통한 전위차의 대수적인 합은 0’이어야 하므로 (키르히호프 제2법칙) 여기에서 는 축전기 양단의 전위차이고 은 저항기의 양단의 전위차, q와 는 각각 축전기가 충전될 때 시간에 의존하는 순간 전하량과 전류값입니다. 따라서 이 둘은 시간에 대한 함수 형태를 취합니다.

- 축전기가 비어 있는 상태에서 스위치를 켠 순간 q=0이기 때문에 (옴의 법칙)이고, 스위치를 켠 순간(t=0)의 처음 전류 전류 가 최대값을 가집니다.

- 축전기에 전하가 최대로 충전되면 더 이상 회로에 전류가 흐르지 않게 되므로, 가 되어 이 되고 최대 충전량 는 (축전기의 전기용량). 그러나 최대로 충전되기 전까지의 전하량과 전류는 시간에 대해 변하는 값을 갖게 됩니다. 키르히호프 제2법칙으로 유도된 처음의 식 을 전류에 대해 다시 정리하면 가 됩니다.

- 전류에 대한 정의 를 이용해 이 식을 다시 정리하면 가 됩니다. 이 식을 각 변수에 대해 정리하면 가 됩니다. 회로에 스위치를 켠 순간인 t=0일 때, 인 사실을 이용해 위 식을 적분하면 가 되고 이 적분을 계산해주면 가 됩니다.

참고자료

· 일반물리학실험(김병훈, 김정우, 김준호 외 8명 공저)
· 인천대학교 학습관리시스템 주차 강의