[일반물��학씄험]27장 콘덴서의 충전과 방전 A+ 보고서

a. 콘덴서의 충전과정
앞서 설명한 바왿� 같이 전압과 전류를 , 로 나타낼 수 있다. 그래프를 보면 값에 따라 변화폭에 차이가 있음을 알 수 있다. 전압의 경우 값이 클수록 최대값에서 63.2% 가 되는 시간이 오래 걸렸으며, 전류의 경우 역시 36.8% 로 줄어드는데 걸리는 시간이 더 오래 걸렸다.
시간이 지남에 따라 콘덴서에 걸리는 전압이 증가하며 전류가 감소하는 이유는, 콘덴서 양단에 걸린 전압으로 인해 콘덴서에 전하가 증가하게 되고, 상대적으로 저항에 걸리는 전압이 감소하기 때문이다. 그래서 저항에 걸린 전압이 줄어들게 되므로 는 점점 작아져 0 에 가까워지고, KVL 에 의해 콘덴서에 걸리는 전압은 증가하여 에 가까워진다. 이때, 는 저항 에 영향을 받고, 시정수 t는 에 영향을 받는다. 따라서 전류를 일정하게 유지시킨 채 시간당 변화량을 조절하려면, 콘덴서의 용량을 조절하여야 한다.

b. 콘덴서의 방전과정
그래프에 나타나듯이, 방전과정에서는 전류왿� 전압 모두 지속적으로 감소하여 0에 가까워진다. 이 둘을 식으로 표현하면, , 왿� 같다. 이때, 전류는 -값을 가지며 이는 충전할 때의 전류왿� 반대방향임을 뜻한다.


질문 및 토의

1. 콘덴서의 용량에 따라 충전과 방정과정이 어떻게 달라지는지 설명하시오.
-> 1. 충전과정의 전류 그래프를 먼저 살펴보면 콘덴서의 용량이 클수록 처음 발생하는 전류가 크고, 단위시간당 감소하는 전류의 양 또한 큰 것으로 그래프가 나왔다.
2. 충전과정의 전압 그래프는 콘덴서의 용량이 클수록 전압이 천천히 충전되는 것으로 나왔다.
3. 방전과정의 전류 그래프는 충전과정의 전류 그래프왿� 마찬가지로 콘덴서의 용량이 클수록 처음 발생하는 전류가 크고, 단위시간당 감소하는 전류의 양 또한 큰 것으로 그래프가 나왔다.
4. 방전과정의 전압 그래프는 콘덴서의 용량이 클수록 전압이 천천히 충전되는 것으로 나왔다.

∴ 이것을 정리하면 콘덴서의 용량이 크면 충전과 방전에서 일어나는 전류의 값이 크고, 전압의 충전과 방전의 속도가 느려진다.

2. 그래프에 이론식을 그리고 비교하시오.
-> 첫 번째 충전 실험만 비교하겠다. 첫 번째 실험에서의 이론식은 , 이다. 이 이론식을 측정값과 함께 그래프에 표현하면 다음과 같다.

왼쪽이 전압을 비교한 그래프이고, 오른쪽이 전류를 비교한 그래프이다. 보이는 바왿� 같이 측정값과 이론값은 매우 유사하며 같은 그래프 형을 나타낸다. ( 뒷 페이짿�의 그래프 )