[물리보고서] R,L,C 흐름길의 특성 - 직류, 교류 및 껴울림 특성

R,L,C 흐름길의 특성
- 직류, 교류 및 껴울림 특성 -

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과 목

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학 과

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학 번

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이 름

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제 출 일

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담당조교

1. 실험 목적

저항, 이끎개, 축전기의 직류, 교류에서의 특성을 조사하고, 이들을 섞어 사용한 회로를 통해 이들 소자들의 사용 목적을 이해한다.

2. 배경 이론

이상적인 저항(R), 이끎개(L), 축전기(C) 흐름길을 가정하고 생각한다.
먼저 RC 직렬 연결 흐름길을 살펴보자.
RC 직렬 연결 흐름길에 직류전압 를 가하면, 가한 순간(t = 0)부터 흐름길에 전류가 흐르고 축전기에 충전이 시작된다. 이때 시간에 따른 전류의 크기를 I(t), 충전된 전하량을 Q(t)라 하면
= I(t)R + Q(t)/C
이다. 여기에서 I(t) = dQ(t)/dt 인 관계를 이용하여 미분방정식을 풀면
Q(t) = C{1 - }
= {1 - }
I(t) ={(/R)}
를 얻을 수 있다.
이때 시간상수 = RC 로 정의되며, 시간상수가 클수록 시간에 따른 전하량과 전류의 변화는 천천히 일어난다. 이때
Q() = (1 - ) ≒ 0.63
I() = ≒ 0.37
이고 이때 = C
= /R
이다. 이때 충분한 시간 (t ]] )이 지나면 I → 0, → 가 된다.
그 다음 RL 직렬 연결 흐름길을 살펴보자.
RL 직렬 연결 흐름길에 직류 전류가 흐를 경우
(t) = LdI(t)/dt
이때 키르히호프의 법칙을 적용하면
V = LdI(t)/dt + RI(t)
이고 미분방정식을 풀면
I(t) = (V/R){1 - }
V(t) = V
이다. 이때 L/R값이 클수록 시간에 따라 전류가 천천히 변화하는데, 이를 RL 직렬 연결 흐름길의 시간 상수 이라 한다. 이때
I() = (1 - ) ≒ 0.63
=
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