결과 보고서 - 커패시터와 커패시터 회로

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결과 보고서 - 커패시터와 커패시터 회로에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

상태에 도달했다고 볼 수 있는데, 위의 측정한 그래프를 보면 스위치를 켠 다음 5초가 지난 후에 충분히 충전이 완료됨 또한 확인할 수 있다.
2) 이번에는 위의 상태에서 스위치를 2-3번 단자로 옮겨 방전실험을 한다. 이렇게 얻은 커패시터 양단의 전압곡선은 다음과 같다.
왼쪽의 그래프를 curve fit 으로 구해본 결과 시정수는 1.045 초 임을 알 수 있다. 실제 시정수는 1초인데 실제와 매우 흡사하게 나옴을 확인 할 수 있었다.
(결론 및 자기평가) 책에서만 나오던 곡선이 실제 측정된 값과 이렇게 유사할 줄은 몰랐고, 직접 측정을 해보니깐 오랫동안 기억에 남을 것 같다.
실험 E. 교류에서의 커패시터 특성
1) 다음의 회로를 꾸미고, 얻은 전류, 전압 파형을 LogPro3 를 이용하여 분석하는 것이 이번 실험목표이다.
위의 그래프를 보면 첫째, 전류의 위상이 전압의 위상보다 90도 앞섬을 알 수 있다. 둘째, 전력의 파형을 보면, 전력의 주기는 전압이나 전류의 주기의 1/2 이 됨을 알 수 있다. 셋째, 전력의 파형을 보면, 교류전원 1/4 주기씩 전력값이 + 와 - 의 값을 교대로 가지고, 교류전원의 1/2 주기로 전력을 적분해 주면 “0” 가 됨을 확인할 수 있다. 이를 보면, 커패시터 양단에 인가된 전압이 양의 방향으로 증가할 때(1/4 주기), 에너지를 저장하였다가 전압이 정점에서 감소할 때(그 다음 1/4주기), 저장된 에너지를 다시 방출하는 것을 계속해서 반복한다.
앞의 2장의 실험에서 커패시터 대신 저항을 위와 동일한 회로로 구성하고 전압과 전류 그리고 전력파형을 관측하는 실험을 했었는데 이때 전력파형은 항상 양의 값으로 에너지를 소비만 하는 형태였다.
왼쪽은 실험2. 저항 실험에서 측정했던 전력파형이다. 지금의 실험과 이를 비교해 보면 커패시터는 최종적으로 커패시터에서 소비되는 전력은 없는 반면, 저항은 저항양단에서 시간이 지남에 따라 계속해서 전력을 소비하는 것을 알 수 있다. 따라서 커패시터는 전류의 위상이 90도 앞선다는 것과 에너지를 소비하지 않는다는 것이 저항과 비교했을 때 가장 큰 차이점일 것이다.
4. 최종결론
실험 A 의 경우, 표기값과 실측값을 직접 비교를 해 보니깐, 저항에 비해서 커패시터의 오차가 더 크다는 것을 알수 있었고, 그 내부는 뜯어 볼일이 잘 없었는데 좋은 구경을 한 것 같다.
실험 B 의 경우, 지지대 역할을 했던 PVC 봉에 금속판을 둘둘 감을 때, 반듯하게 감을 수 없어 많은 오차를 수반하게 되어 실험 결과를 무색케 만들기도 했다. 그리하여 PVC 봉에 감는 것 대신 두꺼운 책으로 위에서 눌러 일정한 간격을 유지하는 것을 권하는 바이다.
실험 C 의 경우, 커패시터의 직렬/병렬 연결하여 커패시턴스값을 확인하는 실험은 유익하지 못하였지만 평소에 잘 접하지 못하는 세라믹 칩 커패시터와 탄탈륨 커패시터를 구경한 것만으로 만족한다.
실험 D 는 이번 실험에서 가장 만족스럽고, 가장 유익했다고 생각한다. 실험 D를 하기 위하여 예비보고서를 쓰면서 충/방전 식을 직접 유도해 보았고, 식을 그래프로 나타내 보았고, 이를 직접 측정하여 그래프를 그리기도 했다. 평소에 조금 어려운 내용이어서 잘 모르기도 했었는데 이번 실험을 통하여 확실히 한가지를 얻어 가는것 같아 흡족스럽다.
실험 E 의 경우, 커패시터 양단의 전압과 전류의 관계, 그리고 전력파형을 이론과 비교하며 직접 한번 볼 수 있어서 좋았다.
(소감) 지금까지 했던 기초물리학실험을 통틀어 가장 의미 있었던 시간이 되었던 것 같다. 아마도 다음번 실험인 인턱터에 관한 실험을 할 때도 이번 실험처럼 매우 유익하고 많은 것을 배우게 될 것 같다.

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커패시터,   커패시터 회로,   커패시터의 동작원리