[자연과학][전기전자 실험] RC 회로 충방전

RC 회로 충방전
실험목적
저항(R)과 축전기(C)를 직렬로 연결한 회로(RC 회로)에서 축전기에 인가되는 전압의 시간적 변화를 관측하여 회로의 용량 시간상수를 구하고 충전 및 방전 특성을 이해한다.
이론
축전기와 저항으로 이루어진 회로에서 축전기가 충전되는 동안의 시간을 시간 상수라 하는데 시간 상수는 축전기가 완전히 충전되어 평형 상태에 도달했을 때의 전하량의 63%가 충전되는데 걸리는 시간이다.
충전 과정은 기기의 스위치를 닫으면 축전기에는 아무 전하도 없음으로 판 사이에는 퍼텐셜 차가 생기지 않는다. 그러므로 회로의 법칙을 사용하면 저항 사이의 퍼텐셜 차는 기전략과 같고 저항에 흐르는 전류는 기전력과 저항이 반비례한다.
이 결과는 전류가 흐르기 시작한 순간에만 맞는다. 왜냐하면 그 이후에는 축전기 판 사이에 전하가 쌓여서 그 사이에 어느 정도의 퍼텐셜 차가 생기기 때문이다. 회로의 법칙을 사용하면 이렇게 전하가 쌓이는 과정에서 저항과 축전기의 퍼텐셜 합은 전지의 기전력과 같아야 하므로 저항의 퍼텐셜 차는 감소하므로 전류도 줄어든다.
저항에서의 전류의 변화는 축전기가…(생략)

1. 저항 팩과 캐패시터 팩을 각각 한 쌍씩 준비하고 직류전원장치와 I-CA 프로그램, S-CA Server장치를 연결선으로 연결할 수 있도록 단자들을 준비한다.

2. I-CA 프로그램과 S-CA Server장치를 연결선으로 연결하고 극성에 맞도록 DC Power Supply를 RC회로의 전원부분에 연결을 하고 준비되어 있는 저항 팩과 캐패시터 팩을 회로처럼 연결한다. S-CA Server 장치의 채널A와 콘덴서의 충-방전 실험 장치의 V부분에 연결한다. 여기서 우리 조는 첫 실험으로 R 〓 100KΩ, C 〓 10μF를 사용하기로 하였다.

3. 회로를 방전에 두고 I-CA 프로그램을 이용하여 일정 시간 후 회로를 충전으로 돌리면서 그래프를 측정하고 최대치에 달했다고 생각될 때 방전으로 다시 돌려서 방전 또한 측정한다.

4. 측정한 값과 그래프를 기록해 두고 다음 위 실험을 한번 더 반복한다.