[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 완전히 충전될 때까지 계속된다. 완전히 충전되었다는 것은 축전기의 퍼텐셜 차가 전지의 기전력과 같다는 것을 말한다. 방전될때는 기전력이 0이고 회로의 용량 시간 상수 RC는 충전할 때뿐만 아니라 방전할 때도 중요한 역할을 한다. t = RC일 때 축전기의 전하는 약 37%로 줄어든다.

기구 및 장치
-RC회로 콘덴서의 충-방전 실험기구 박스
이 박스는 직류전원장치, 캐패시터, 저항기, S-CA Server장치를 연결선으로 연결할 수 있도록 단자들이 있다. 이 단자에 맞게 꽂으면 된다. 박스에는 장치를 어디에 연결해야 하는지 정확히 나와 있으므로 연결이 간편하다.
-직류전원장치(Power Supply)
직류전원은 교류전기를 직류전기로 바꾸어 사용할 수 있도록 해주는 장치. +극과 -극을 구별해서 사용하는 하고, 전압과 전류를 조절할 수 있다.
-S-CA Server 장치
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