[중앙대_일반물리실험2]RC 충방전 회로_실험보고서

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목차

1. 실험값
2. 결과 분석
3. 오차 논의
4. 결론

본문내용

2. 결과 분석
이 실험은 축전기와 저항기가 직렬로 연결된 RC회로에 직류 전류가 흐를 때, 축전기에 걸리는 전압 V_C의 변화 양상을 오실로스코프를 통해 알아보는 실험이다. 또한 저항기의 저항값과 축전기의 전기용량을 변화시키면 RC회로에서 축전기의 충∙방전 과정에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 한다.
(V_(C, 이론)=(R_0 V)/(R_0+R) [V], τ_이론=(R_0 RC)/(R_0+R)×1000 [s])

(1) RC회로의 충전 그래프
네 실험의 충전 과정에서 축전기 양단에 걸리는 전압은 모두 처음에 급격히 증가하다가 시간이 흐를수록 서서히 증가하는 양상을 띤다. 이는 지수함수에 근사하는 변화 양상을 가진다. 키르히호프의 폐회로의 법칙에 따르면 V_C=V-V_R이고 전지 전압 V는 5V로 일정하므로 V_R는 지수적으로 감소하는 양상을 보일 것임을 예측할 수 있다. 단, 실험에서 오실로스코프를 이용하여 축전기 양단에 걸리는 전압 변화를 측정하였으므로 오실로스코프 자체 저항값을 고려한 V_C의 최종값 V_(C,f,이론)은 (R_0 V)/(R_0+R)로 계산할 수 있다. 약간의 차이가 있지만 충전 그래프에서 전압이 충분한 시간이 지나면 이론값인 (R_0 V)/(R_0+R)로 근사하는 것을 확인할 수 있다.
아래의 표의 값들로 확인해보자.

〖Q=CV〗_C, I=V_R/R임을 고려하면 전하량은 축전기 전압에, 전류는 저항기 전압에 비례하므로 전하량은 축전기 전압, 전류는 저항기 전압과 비슷한 양상으로 시간에 따라 변화할 것임을 예측할 수 있다. 이러한 변화 양상은 키르히호프 법칙과 옴의 법칙을 이용하여 증명되는 이론식인 ∆V_C=V(1-e^(-t/RC)), q=CV(1-e^(-t/RC)), ∆V_R=Ve^(-t/RC), 그리고 I=V/R e^(-t/RC)를 만족한다.

참고 자료

없음