[자연과학]실험보고서 - 커패시터와 저항에 따른 전류와 전압 변화

커패시터와 저항에 따른 전류와 전압 변화
[1] 목 적
RC 회로에서의 교류전원 시에 저항과 커패시터를 따른 전압과 전류의 관계를 오실로스크프로 측정하고 이해한다. 또한 Function Generator와 빵판을 사용하여 사용방법에 대하여 숙지한다.
[2] 원 리

(1) 함수발생기

저전압의 전압과 전류를 공급할 수 있게 해주며, 특정 그래프 모양의 함수를 적용시킬 수 있다. 교류나 직류 그 외의 여러 가지 모양의 파들을 적용할 수 있어 다양한 측정을 할 수 있게 해준다.

(2) 커패시터

커패시터는 절연물에 의해 분리된 두 도전체 평판들 사이에 전하를 축적하는 장치이다. 전류 공급시 각기 다른 2개의 평판 표면에 있는 전자들과 평판에 연결된 전선에 있는 전자들이 배터리 + 단자 쪽으로 이끌려 가고, 동시에 돌일한 비율로 전자들은 배터리의 -단자에서 반발하여 다른 평판 쪽으로 이동한다. 전자의 전달은 커패시터 양단에 걸리는 전압이 공급되는 전압과 동일하게 될 때 까지 지속된다.
저장되는 전하량 Q, 인가전압 V, 비례상수 C 다음 식이 성립한다.

① 커패시터 충전

커패시터 충전은 순간적으로 되지 않고, 회로 소자들에 의해 결정된 시간 동안에 충전하게 된다. 평판에 전하가 쌓여가는 시간을 과도기(transient period)라 하며 일정한 시간 동안 일어난다.
Switch closedRapid increaseSmall increase
- 스위치를 닫는 순간 배터리에 의해 위 평판에 양전하들이, 아래 평판에 양전하들이 모이게 된다.
- 전하들이 처음에는 매우 빠르게 이동하다가 평판들 사이의 전위가 공급된 배터리 전압과 가까워질 수록 늦어진다.
- 공급전압과 같아질 때 전하의 이동이 종료되고 완전히 충전하게 된다.
- 커패시터가 완전 충전된 …

② 커패시터 방전

① 함수발생기(FUNCTION GENERATION)을 사용, 반파대칭 곡선이 이루도록 함수값을 조정한다.

② 저항과 커패시터를 연결한다.

③ 오실로스코프를 이용하여 1번과 2번에 실효값과 주기, 주파수를 관찰한다.

① 너무 크거나 너무나 작은 저항을 연결하면 CH2의 값이 잘 측정되지 않을 수 있다.

② 커패시터의 +와 -방향을 생각하여 브레드보드에 설치하여야 한다.

① 커패시터의 용량이 직렬과 병렬 연결 시에 어떻게 변하는가