커패시터는 위 그림과 같이 전하를 모을 수 있는 구조로 만들어진다. 이때 양 단에 전압원을 걸면 커패시터의 양단에 전하가 모이면서 전하가 충전이 된다. 이 때 이상적인 경우는 전하를 계속 유지하지만 실제로는 자연적으로 이 전하가 조금씩
흩어져서 방전이 된다. 충전시 RC 시정수에 따라 충전의 시간이 달라지는데 이때 직렬로 연결된 저항과 커패시터의 크기에 비례한다. 아래의 τ는 RC 시정수라고 하며 단위는 초(sec)다. 즉 충전의 시간의 비례량이라고 보면 된다. 식을 보면 R과 C에 비례하는데 당연한 이야기이다. τ가 크다는것은 그만큼 충전시 시간이 많이 걸린다는 이야기이므로 R이 크면 직렬회로에서 흐르는 전류의 양이 작아지니 같은 양을 충전할 때 시간이 많이 걸릴 것이고 C가 크다는 말은 충전할 양이 많다는 이야기이므로 충전시간이 오래걸린다는 것이다. 커패시터는 위 그림과 같이 비선형 곡선을 따라 충전되거나 방전된다. 보면 τ에 비례하여 시간이 정해진다. 이 곡선은 RC 회로에서는 모두 동일한 모양으로 충전된다. 뭐 간단하게 다 모르더라도 기억해야 하는 것은 바로 저
5τ이다. 5τ일 때 99% 충전이므로 만충으로 보면 된다. 즉, 어떤 커패시터를 충전하는데 걸리는 시간을 알고 싶으면 그 회로의 충전하는 전류를 결정하는 저항의 값과 충전하려는 커패시터 값을 알면 만충되는데 걸리는 시간을 알 수 있다. 중요한 것은 충전이든 방전이든 약 절반(63%) 충전하려면 RC(τ)이고 만충은 5RC(5τ)라는 정도만 알아두자.
AKA 시정수, 특성시간 기호: τ (Greek tau) τC, τL 등 RC회로,RC_circuit에서 τ=τC=RC (전기용량 시간상수) e−1=0.368 t=τ=RC일 때 e−1=0.368 rc 방전
얘기인듯. RC회로에서 충전의 경우 - 축전기,capacitor를 충전하는. 일단 시간에 대한
전하,electric_charge의 식은 이고
따라서 스위치를 닫는 순간(전하가 0인 순간)에서 그리고 시간에 대한
전류,electric_current는
그래프는, 처음에 (이때가 최대전류) 부터 시작해서 감소하며 축전기 양단의 전압,voltage은
그래서 그래프 모양은, 0에서 출발하고 처음에 빠르게 증가, 갈수록 천천히 증가해서 최대인
로 점근하는 그래프가 된다. 시간상수란 전류가 최종 평형값 E/R의 약 63%에 도달하는 데 걸리는 시간이다. (하이탑 물2 p133) 유도 시간상수의 물리적 의미는 RL회로,RL_circuit의 (전류의 증가) 식에서 알 수 있으며 유도 시간상수의 값은 을 대입하면 결국 시간상수 τL은 회로에 흐르는 전류가 최종 평형값 ℰ/R의 약 63%에 도달하는 데 걸리는 시간. (from Halliday) 시간상수 τ:
전류가 초기값의 1/e로 감소하는 데 걸리는 시간 차원 분석
따라서 시간상수는 시간,time과 차원이 같다. (from 二友출판사 기초물리학) |