일반물리학실험 | 축전기의 충방전

 

 

 

TIP

 

 

축전기의 충전과 방전현상의 관측을 통하여 그 변화가 지수함수를 따르는지 확인한다. 또한 시간 상수의 의미를 확인한다.

 

 

 

두 도체판 사이에 두고 전압을 걸면 은극에는 (-)전하가 양극에는 (+)전하가 같은 크기로 모인다. 이 때 모이는 전하량은 전압에 비례한다. 축전기는 이런 원리를 이용하여 전자회로에서 전하를 충전하거나 방전하는 역할을 한다. 이상적인 평행판 축전기의 경우, 축전기의 전기용량 C의 크기는 면적에 비례하고, 전극사이의 거리 d에 반비례한다. 전극 사이의 유전체의 유전율을 라고 하면, C =A/d 이다.

 

충전기의 충전하려면 도체판에 기전력 원을 연결해야 한다. 직렬로 축전기를 연결하고 스위치를 닫아 회로를 연결하면 기전력원은 회로에 전류를 흐르게 하고 축전기의 판 위에 +q 와 -q 전하가 나타난다. 축전기에 전하가 쌓이는 것은 전류에 의한 것이므로 전하 축전률은 전류와 같다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 컴퓨터

① 전압센서를 아날로그 채널 B에 연결하고 신호발생기의 출력단자에 연결선의 바나나플러그를 꼽는다.

 

② signal output, voltage sensor, sampling options을 올바로 설정한 뒤 start 버튼을 누른다

 

2. 실험 장치 및 측정

① 330μF축전기와 1kΩ 저항을 연결하고, 전압센서의 악어 클립을 축전기 양단에 극성을 맞춰 연결한다.

 

② 신호 발생기의 출력전압과 전압센서의 측정결과가 그래프에 표시되도록 한 후 측정을 시작한다.

 

3. 데이터 분석

① 충전현상에서 측정한 시간들이 시간상수와 기대하는 관계를 만족하는가를 비교한다.

 

② 방전현상에서 측정한 시간상수와 충전현상의 시간상수를 비교한다.

 

③ 계산한 축전기의 전기용량과 표시된 값을 비교한다.

 

 

 

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