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제목 답변완료 serway 대학물리학 31장 첫번째 강의 00:05:00~00:08:00
질문유형 강좌내용 교수님 이정욱
과목 일반물리학 강좌명
작성자 김*우 (j**********0) 등록일 2024-04-21 11:49

강의 해당 부분즈음에서 한 그래프는 전류가 스위치를 닫자마자 바로 치고 올라가서 일정하게 유지, 또 다른 그래프는 전류가 시간에따라 점차적으로 증가하여 최댓값에 도달하도록 그래프 2개를 보여주셨습니다. 그리고 강의에서는 그 두 그래프 차이의 원인이 회로 내 저항이 있고 없고라고 말씀해주셨는데 저는 두 그래프 차이의 원인은 저항의 유무가 아니라 코일(L)의 유무가 아닌가라는 생각이 듭니다..

 

그렇게 생각한 4가지 이유는 

 

1. 이전 RC 회로 강의에서 축전기는 없고, 저항만 있을 때 시간에 따른 전류의 세기는 바로 치고 올라갔다가 일정하게 유지되지만 축전기가 들어오면 전원 연결과 동시에 올라갔다가 점차적으로 감소한다고 말씀해주셨습니다. 여기서도 두 그래프의 차이는 저항의 유무가 아니라 축전기의 유무였습니다.


2. 만약 저항이 없다고 생각하고 회로에 대해 키르히호프 제 2 규칙을 쓰면, E(엡실론, 강제 기전력)-L di/dt=0 이 되고, 이를 t에 대한 i의 함수로 정리하면 i=E(엡실론)Lt 즉, 일차함수 꼴이 나오는데, 강의에서 말씀해주신대로 저항이 없을 때, 시간에 대해 일정한 그래프가 아닙니다.  


3. 저항이 없을 때, 전류가 스위치를 닫자마자 바로 치고 올라가서 일정하게 유지 되는 그래프라면... 저항이 없을 때 코일에 유도 기전력이 발생하지 않는다는 말이되는데 그것은 말이 안된다고 생각했습니다.

 

4. 31장 첫번째 강의에서 시상수가 작을수록 그래프가 앞서 말한 스위치를 닫자마자 최대 전류에 도달해서 일정하게 유지되는 그래프에 가까워지는데, 이때 시상수=L/R이므로 이 그래프에 가까워지기 위해서는 R 값은 커져야하고, L 값은 작아져야합니다. 


따라서 결론은 이 4가지 제가 생각한 근거에 의해... 

스위치를 닫자마자 전류값이 바로 치고 올라가서 일정하게 유지되는 그래프는 저항 값 R이 없는 것이 아니라, 코일 즉, L이 없어야 할 것 같은데 그에 대한 답변을 듣고 싶습니다. 

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댓글
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이*욱 교수님

안녕하세요. 이정욱 입니다.

 

RL 회로에 대해 고민해보는 자세는 아주 좋습니다.

 

우선, RL,RC 직류회로는 선형미방의 형태로 해석하는 것이 일반적인데, 이를 위해서는 역학에서 다루는 저항력에 대해 학습할 필요가 있습니다.

 

운동학적으로 해석할 때, 전하계가 초기 속도가 존재하는 경우, 전기저항만으로도 exponential 함수의 증가, 감소가 가능합니다.

다만, 축전기와 코일을 통해 열과 빛 에너지 형태가 아닌...전기장 형태 혹은 자기장 형태의 에너지 저장과 소비를 확인할 수 있는 대표적인 회로 모델이 RL, RC 모델입니다.

 

만약 축전기만 존재하거나 코일만 존재하는 회로를 직류전원에 연결하는 경우, 

전하량이 매우 짧은 시간동안 폭발적으로 증가하거나, 

코일의 경우, 전원장치를 떼는 순간 매우 큰 전압에 의해 실제 방전등이 일어나게 됩니다. 

이러한 매우 짧은 시간에 일어나는 효과를 시간을 늘려 점진적인 효과를 볼 수 있게 하는 것이 곧 전기저항이고..

이를 에너지 전환 관점에서 보면...

직류전원장치에 의해...전기장 자기장 형태로의 에너지 전환 과정을....

저항을 삽입함으로써...완만하게 볼 수 있게 한다는 의미입니다.

  • 2024-04-24
  • 2024-12-12 수정