rc 충방전 물리실험 레포트

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rc 충방전 물리실험 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적
2. 원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 결과
6. 고찰
7. 결론

본문내용

4.282
1.8
4.316
1.85
4.35
1.9
4.389
1.95
4.423
2
4.448
2.05
4.482
2.1
4.511
2.15
4.531
2.2
4.555
2.25
4.584
2.3
4.609
2.35
4.628
2.4
4.643
2.45
4.663
2.5
4.687
2.55
4.702
2.6
4.716
2.65
4.736
2.7
4.75
2.75
4.76
2.8
4.78
2.85
4.79
2.9
4.799
2.95
4.809
시간(s)
전압(V)
3
4.829
3.05
4.833
3.1
4.838
3.15
4.853
3.2
4.863
3.25
4.873
3.3
4.877
3.35
4.897
3.4
4.892
3.45
4.892
3.5
4.907
3.55
4.921
3.6
4.916
3.65
4.916
3.7
4.926
3.75
4.931
3.8
4.931
3.85
4.941
3.9
4.96
3.95
4.951
4
4.956
4.05
4.951
4.1
4.96
4.15
4.965
4.2
4.97
4.25
4.97
4.3
4.98
4.35
4.975
4.4
4.985
4.45
4.98
시간(s)
전압(V)
4.5
4.985
4.55
4.985
4.6
4.98
4.65
4.99
4.7
4.995
4.75
5
4.8
5
4.85
5.004
4.9
5
4.95
5
2. 축전기의 방전 데이터
시간(s)
전압(V)
0
4.975
0.05
4.702
0.1
4.438
0.15
4.218
0.2
4.003
0.25
3.789
0.3
3.593
0.35
3.403
0.4
3.227
0.45
3.056
0.5
2.915
0.55
2.753
0.6
2.607
0.65
2.47
0.7
2.348
0.75
2.231
0.8
2.114
0.85
2.006
0.9
1.899
0.95
1.806
1
1.713
1.05
1.625
1.1
1.538
1.15
1.455
1.2
1.42
1.25
1.328
1.3
1.25
1.35
1.191
1.4
1.127
1.45
1.088
1.5
1.015
1.55
0.986
1.6
0.937
1.65
0.874
1.7
0.83
1.75
0.791
1.8
0.751
1.85
0.717
1.9
0.664
1.95
0.644
2
0.615
2.05
0.585
2.1
0.556
2.15
0.532
2.2
0.507
2.25
0.478
시간(s)
전압(V)
2.55
0.351
2.6
0.336
2.65
0.317
2.7
0.278
2.75
0.297
2.8
0.283
2.85
0.273
2.9
0.258
2.95
0.249
3
0.229
3.05
0.224
3.1
0.224
3.15
0.214
3.2
0.195
3.25
0.185
3.3
0.185
3.35
0.166
3.4
0.151
3.45
0.156
3.5
0.146
3.55
0.141
3.6
0.136
3.65
0.131
3.7
0.126
3.75
0.117
3.8
0.126
3.85
0.087
3.9
0.107
3.95
0.107
4
0.097
4.05
0.097
4.1
0.087
4.15
0.092
4.2
0.087
4.25
0.078
4.3
0.078
4.35
0.078
4.4
0.078
4.45
0.073
4.5
0.048
4.55
0.068
4.6
0.058
4.65
0.063
4.7
0.058
4.75
0.058
4.8
0.048
시간(s)
전압(V)
4.85
0.053
4.9
0.053
4.95
0.053
*축전지 충전 그래프
*축전지 방전 그래프
6. 고찰
시상수
충전시
충전을 시작한 시간 = 0.03s
3.16도달한 시간 = 0.87s
⇒ 0.87s - 0.03s = 0.84s
방전시
방전을 시작한 시간 = 0.02s
1.84V에 도달한 시간 = 0.89s
⇒ 0.02s - 0.89s = 0.87s
이론적으로 구한
시상수
10k × 100 = 1s
오차(%)
충전시 오차
방전시 오차
이 실험의 목적은 직류전원을 연결한 RC 직렬회로를 이용하여 스위치 on/off에 따른 충전과 방전 현상에 대해 알아보고 시상수를 구하는 것이다.
시간이 점차적으로 흐를수록 축전지의 전압이 높아지는 것으로 보아 전하가 쌓이고 있음을 알 수 있다. 그리고 증가하던 전압이 최고 전압에 도달하게 되는데, 이때 방전을 시키면 전하량이 줄어들면서 동시에 그래프의 y축 값에 해당되는 전압이 떨어지게 된다. 이를 통해 우리는 충전과 방전시의 전하량의 변화를 눈으로 확인을 할 수 있다.
RC회로에 DC전원을 연결하고 축전기를 충전시키면 시간이 경과할수록 전압이 급격히 증가하다가 점차 완만해지는 사실과 방전시 전압은 초기에 급격히 감소하다가 점차 감소량이 적어지는 형태를 보였다. 그리고 저항의 크기에 따라 시상수의 값이 변화였다.
실험을 하면서 결과적으로는 이론상의 그래프와 많은 차이는 아니지만 오차가 발생하였고 실험과정에 있어서도 시행착오를 가지게 되었다.
*오차가 발생한 원인으로는...
1) 회로를 구성하면서 전선부분이나 연결부분의 저항이 추가되어 시상수 값에 영향을 끼쳤 다.
2) 사용한 저항에 기본적으로 오차가 있음을 고려해야 한다.
→ 따라서 실험에서 가령 저항 1kΩ을 사용했다 하더라도 실험값이 정확히 1kΩ이 측정되지는 않는다고 볼 수 있다.
3) 충전과 방전을 정확히 시작할 때의 시간을 정확히 알 수가 없었다.
7. 결론
축전기에 충전되는 전압은 의 식으로 유도할 수 있으며, RC회로에서 방전이 일어날 때에 전압과 전류는 의 식으로 표현된다.
마지막으로 전압이 가 약 37% 까지 전압이 감소 될 때의 시간, 전류가 의 약 63%로 증가 할 때의 걸리는 시간을 용량 형 시상수라고 하며 시상수를 구하는 식은 와 같다.
이번 실험을 통해 충전과 방전을 그래프를 통해 눈으로 확인 할 수 있어서 좋았다. 실험결과는 만족스러웠다. 하지만, 실험 시작 당시 축전기에 대해 잘 모르는 상태여서 실험에 대해 이해하기가 조금 어려웠던거 같다. 그래서 인지 다양한 방법을 실험에 적용치 못한 것이 아쉬움으로 남는다. 이번 실험을 통해 조금이나마 축전기의 충전, 방전시 특징을 알 수있는 유익한 실험이었던 것 같다.

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