보고서 설명

1. 목적
직류전원에 의해 축전기에 전하가 충전되는 양상을 관찰하고, R-C 회로의 전기적 특성을 대표하는 시상수를 측정하여 축전기의 직력, 병렬연결에 대한 등가 전기용량을 알아본다.

2. 이론
축전기와 전기저항으로 구성된 R-C 회로에 키르히호프(Kirchhoff) 제2법칙을 적용하면

본문일부 및 목차

실험 방법

이 실험은 R-C 회로에서의 축전기의 작용을 확인하는 것이다.

A. 충전과 방전
(1) 그림 Ⅲ-20과 같이 되도록 100k 전기저항과 100uF 축전기를 건전지와 함께 회로판에 연결한다.
(2) 스위치(switch)를 끊어 놓은 채로 축전기의 양단(B 와 C)을 전선으로 연결함으로써 축전기를 완전 방출된(전위차 0V) 상태가 되도록 한다.
(3) 스위치를 연결하고 전압계에 나타나는 전위차의 변화를 관찰한다.
(4) 축전기에 완전히 충전된 후(전위차의 변화가 더 이상 없을 때) 스위치를 끊고 이때 전위차의 변화가 거의 없는 것, 즉 충전된 전하가 빠져나감이 없음을 확인한다.
(5) 점 A와 점 C를 전선으로 연결하고 충전된 전하가 방전함에 따라 나타나는 축전기 양단의 전위차의 변화를 관찰한다.
(6) 과정 ② ~ ⑤의 과정을 되풀이하여 충전과 방전에 따른 변화를 익힌다.
(7) 이제 ② ~ ⑤의 과정을 되풀이하되 과정 ③에서 스위치를 연결한 직후부터 5초, 10초, 15초, 20초, 25초, 30초, 35초, 40초 후의 전위차가 Vc를 측정하여 기록하고, 과정 ⑤에서 전선을 연결한 직후부터 40초까지 5초 간격으로 전위차 Vd를 측정한다. 측정한 Vc와 Vd가 각각 수식 (2)와 (3)에 따름을 그래프로 확인해 본다.(최소제곱법을 이용하여 시간상수 T와 전기용량 C를 결정한다.)

[도움말] 시간마다의 전위차를 측정하기 위하여 한 사람은 시계를 보며 시간을 신호해 주고, 한 사람은 신호에 따라 전압계에 나타나는 전위차 값을 읽고, 다른 한 사람은 전위차를 받아 적는 분업을 하면 쉬울 것이다.

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