RC회로에서의 충방전 과정

소개글

저항과 콘덴서로 이루어진 회로에서의 전류의 시간적 변화를 생각해 보자.

목차

1. 실험 목적
2. 이론적 배경
5. 교류회로에서의 콘덴서
3. 측정 내용
4. 실험에 필요한 기구 및 장치
5. 실험 방법

본문내용

RC회로에서의 충, 방전 과정
1. 실험 목적
저항과 콘덴서로 이루어진 회로에서의 전류의 시간적 변화를 생각해 보자.
2. 이론적 배경
⑴ 콘덴서의 역할
콘덴서는 기본적으로 전기적 에너지를 저장하고 전달하는 기능을 가진 수동 소자이다.



(a) 콘덴서의 구조
(b) 콘덴서의 회로기호


①전하의 충전과정



(a) 중성(방전)상태의 콘덴서
(b) 전원이 콘덴서에 연결되었을 때


(c) 충전 후 콘덴서 양단의 전위차와 전원의 전위차가 동일할 경우
(d) 충전 후 전원이 제거된 콘덴서



② 콘덴서의 에너지 저장

콘덴서는 전기장(electric field)의 형태로 에너지를 저장한다. 전기장은 양전하와 음전하 사이에서 기전력선의 형태로 표현되고 유전체 내에 집중 되어져 있다. 이 때 기전력은 다음과 같이 표현된다.




여기서 , 는 두 전하의 전하량으로 단위는 쿨롱(coulomb)이고, 는 두 전하사이의 거리로 단위는 이고 는 상수로 이다.
콘덴서에 저장된 에너지는

으로 표현되고, 는 콘덴서의 정전용량, 는 콘덴서 양단의 전위차이다.

③ 에너지 저장 능력: 정전용량
콘덴서 양단에 1볼트의 전원이 연결되었을 때 양극판에 대전되는 전하량을 정전용량(capacitance)라 하고 C로 표현한다. 그리고 그 단위는 쿨롱/볼트 또는 패럿(Farad)이다. 정전용량은 콘덴서가 전하를 저장할 수 있는 척도로 사용되며 다음과 같은 관계를 가진다.

여기서, 는 전하량, 는 콘덴서 양단의 전압이다.
콘덴서의 물리적 구현방법에 따라 정전용량은 다음과 같은 관계를 가진다.




여기서, 은 유전체 상수, 은 진공중의 유전체 상수, 는 양극판의 면적, 는 양극판간의 간격이다

참고 자료

없음