물리 LC회로 질문

물1러인데여

LC회로에서 축전기는 양극판 전하량이 바뀌면서 전기장의 방향이 바뀌는데

전류의장향은 매번 일정한게 말이 되는건가요?

전류의 방향이 무조건 자기장의 방향과 같은게 아닌건지...

물리 회롬족 너무 어려운듯...역학보다ㅠ

http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1118&docId=214531857&qb=bGPtmozroZw=&enc=utf8§ion=kin&rank=2&search_sort=0&spq=0&pid=SPas7spySENssvBKg7Nsssssst4-189364&sid=ILp/yI0cEEt2XaXzfB8ucQ%3D%3D

이건가?
요즘 물1에서 LC회로란것도 배우나보네요

네네 네이버에서 엘씨회로 찾아도 원리조차 나오질않네요...기억이 안나서 볼라했더니...
저 링크 지식인도 봤었는데 원하는내용이랑 약간 다르다보니...
디게 유명한 회로인줄 알았는데 검색이 안되는...ㅠㅠ

충전상황이냐 방전상황이냐가 다르져

네 그렇다고 하더군요
축전기가 충전일때는 마이너스에서 플러스
방전일때는 플러스에서 마이너스로 간다는데 이게 이해가 되지 않아서요..
아 이렇게 질문했어야 한거 같네요

일정하지 않을텐데요?
1년도 안됐는데 벌써 기억 안나네

음 제가 질문을 잘못했던거 같네요!
전류의 방향이 오른쪽이라고 가정했을때
쎄지고 작아지면서 축전기의 극판 부호도 바뀌는데
그러면 축전기의 전기장 방향이 달라지는데
전류는 그대로 오른쪽이여도 되는건가?..라는 질문인듯한데...
으앙아 전달이되려나

ac +- 표시 하던가.. 하두 오래되서 기억이 안남

일단 본문 4번째 줄에 자기장이란 말은, 지금 LC회로에서 축전기 쪽을 얘기하고 있으니까, 맥락상 전기장이라고 이해할게요.

흠... 약간의 미적분 개념으로 이해가 되긴 하는데....

그림과 함께 돌아오겠습니당

ㄴ어 전기장 맞아요! 헉 물1인데 미적분도 써야하나요 감사핮니다!!

ㄴ미적분을 쓴다... 라기보단 미적분의 개념이 녹아들어있는 거라...

직접적으로 미적분은 언급 안하는 쪽으로 갈게요.

어우 감사합니다!!ㅠㅠㅠ

계속 그리면서 천천히 갈게여

#1.
먼저 크기는 같고 부호가 다른 두 점전하를 가까이 고정시켜 놓으면 어떻게 될까요?



전기장이 이렇게 형성이 되겠죠.
일단 기본적으로, +에서는 모든 방향으로 나가는 방향으로 전기장이 형성이 되고, -는 모든 방향에서 들어오는 방향으로 전기장이 형성이 되겠죠.
그리고 서로의 영향으로 생각하면, 위 그림처럼 전기장이 생기겠죠.

#2


이제 축전기를 생각해봅시다.
축전기가 어떻게 생긴 물건인지는 잘 알고있다고 생각할게요.
축전기 처럼 각각 다른 부호로 전하가 충전된 얇은 두 판을 가까이 놓으면, 그림과 같이, 두 판 사이에 '균일한'전기장이 생기게 됩니다. (왜 그런지 이해가 안되시면 질문 ㄱㄱ)

충전 상황에서 축전기 양 단의 전압이 전원(뭐 예를들어 5V)의 전위차와 같아질때까지(평행이 될 때까지) 전류가 흐른다. 이게 축전기 개념 전부임. 만약 충전된 축전기에서 전류가 다시 흐르지 않나요???라는 질문이시면 일단 차이를 아셔야될게 축전기에서 충전된 5V랑 전원으로 쓰는 5V는 성질이 다릅니다.

전원5V는 아무리 전기를 써도 전위차가 유지가 되고, 축전기는 방전할떄 점점 전압이 낮아짐 (+랑 -가 결합해서 전위차가 낮아지고 끝남)

#3



그렇다면 전선으로 축전기 양단을 연결하는 경우를 생각해봅시다.



설명 편의를 위해, + 전하가 실제로 이동하고, -전하는 +전하가 부족한 '빈칸'이라고 생각하겠습니다.
(실제로는 이것과 정 반대입니다. -전하인 전자가 실제로 움직이고, +전하는 전자가 부족한 부분입니다.)



이렇게 되면, +전하가 전선을 따라 이동해 빈칸을 채우게 됩니다. 이것이 바로 축전기가 방전되는 것이죠. 이때 + 전하의 이동이 바로 전류인 것이죠.
(왜 이동하게 되느냐.... 하는 건 추가로 질문해 주시면 나중에 설명드릴게요.)



이러한 방전은 양쪽의 전하가 0이되어 전기적 평형이 될 때까지 이루어집니다.

#3.1

다음 설명에서 에너지로 설명해야 될 부분이 있어서, 위 경우에서도 에너지에 관해 짧게 언급해보겠습니다.

처음에 축전기에 전하가 충전되어있는 상태를 다시 말하자면,
전기에 전기장의 형태로 에너지가 저장되어있는 것입니다.
이때의 에너지는 U = 1/2 CV^2 = 1/2 QV 의 크기를 갖게 되죠.
(U는 축전기에 저장된 위치에너지, C는 축전기의 전기용량, V는 축전기 양 극 사이의 전위치, Q는 축전기에 충전된 전하랑; 식은 미적분으로 쉽게 설명 가능하지만 패스)

완전히 방전된 이후, Q = 0 이므로. 축전기에 저장된 에너지 역시 U = 1/2QV = 0 이 되죠.

그럼 이 에너지는 어디로 갔느냐?
이상적인 전선이라면, 저항이 0이지만, 실제로 저항이 0인 경우는 거의 없죠.
다시말해 우리가 연결한 전선을 저항값이 매우 작은 저항이라고 볼 수 있고, 축전기에 저장되었던 에너지는 전선의 저항에 의해 소비, 즉 열에너지로 바뀌게 됩니다.

정말 감사합니다!!!!
중간에 질문 올려서 죄송합니다. 한가지만 질문드릴께요ㅠㅠ
1. 약간 기초적인 내용이긴 한데 축전기에 충전을 한다는 말은 양 판을 한쪽 판은 플러스로, 다른판은 마이너스로 하는 과정이지요??
2. 약간 논외이긴 하지만 저렇게 양극판을 나란히 놓는지 궁금합니다. 두판에 인력이 작용하게 해서 좀 더 느리게 방전하는 건가요?.. 시간이 지날수록 빨리 방전되려나요??
약간 이상한 질문해서 죄송합니다ㅠㅠㅠ 정말감사합니다!

└ 밥먹고 왔슴당

1. 넵. 정확히 말하면, 축전기 양단에 '전위차'를 만드는 과정이죠.


2-1. 일단 축전기가 무엇인지에 대해 이해가 더 필요할 듯 합니다...

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B6%95%EC%A0%84%EA%B8%B0

위키엔 이렇게 써있네요.

-축전기(capacitor 커패시터[*]) 또는 콘덴서(condenser)란 전기 회로에서 전기 용량을 전기적 퍼텐셜 에너지를 저장하는 장치이다. 축전기 내부는 두 도체판이 떨어져 있는 구조로 되어 있고, 사이에는 보통 절연체가 들어간다. 각 판의 표면과 절연체의 경계 부분에 전하가 비축되고, 양 표면에 모이는 전하량의 크기는 같지만 부호는 반대이다. 즉, 두 도체판 사이에 전압을 걸면 음극에는 (-)전하가, 양극에는 (+)전하가 유도되는데, 이로 인해 전기적 인력이 발생하게 된다. 이 인력에 의하여 전하들이 모여있게 되므로 에너지가 저장된다.

이걸로 설명이 되었을 거라 생각합니당 ㅎ


2-2
LC회로에서 방전시간은 L과 C의 함수에 의해 결정됩니다.
LC진동의 주기는 T = 2π √(LC) 이므로, 총 방전시간은 그 절반인 π √(LC)가 되겠죠.

감사합니다!!

#4



그럼 완전히 충전된 축전기에 인덕터(한글 용어가 뭔지 까머금... 한글 용어를 쓰긴 하던가?)을 달아봅시다.



역시 위에서와 같이 방전을 시작하겠죠.
전류가 인덕터를 통과한다는 차이점만 있습니다.
여기서 알아두셔야 할 점은, '인덕터는 전류의 변화를 싫어한다'라는 점입니다.
역학에서의 관성(질량)과 비슷하다고 생각하실 수 있겠네요.



인덕터에는 전기적인 관성이 있다고 했죠? 이런 성질 때문에, 축전기가 완전히 방전된 상태라도 전류가 멈추지 않고 계속 흐르게 됩니다. 우리가 주차선 밖에 주차된 차를 밀 때, 밀던 손을 떼도 차는 계속 앞으로 가는 것과 마찬가지죠.





그렇담 언제까지 전류가 흐르느냐? 축전기가 처음과 같은 크기, 반대방향으로 충전될 때 까지입니다.

에너지적인 관점으로 보면, 인덕터에는 자기장의 형태로 에너지가 저장되게 되는데, 그 크기는 U = 1/2 L I^2 입니다.
(U는 인덕터에 저장된 자기에너지, L은 인덕터의 자체인덕턴스(자체유도계수), I는 인덕터에 흐르는 전류)
축전기에 쌓였던 전하가 흘러나오면서 인덕터에 흐르는 전류가 되죠. 이는 다시말해, 축전기에 저장되었던 전기 퍼텐셜 에너지가 인덕터의 자기에너지로 바뀐다는 겁니다. 축전기가 '완전히' 방전이 되었다면, 축전기에 저장되었던 에너지가 '모두' 인덕터에 저장된 에너지로 바뀌었다는 것이죠. 이것이 다시 축전기를 반대방향으로 충전시키게 되고, 결과적으로 축전기는 처음과 같은 크기의 에너지를 저장하게 됩니다.(에너지는 크기값만 갖는 스칼라양)

윗 문단을 요약하자면,
축전기 방전 ---(전기E->자기E)--> 인덕터 전류 ---(자기E->전기E)--> 축전기 충전(전류가 흐르던 방향 그대로, 즉 전하의 방향은 처음과 반대)

이제 처음과 비교해 전하가 존재하는 방향만 달라졌으므로, 처음과 같이 방전을 시작합니다. 다만, 전하의 방향이 달라졌으므로, 그 방전과 그로인한 전류의 방향은 처음과 반대겠죠. 그리고 무한반복...

#결론

처음에 질문자분이 헷갈리신 점을 다시 살펴보겠습니다. 괄호 안을 주목해주세요.

---
양 극판의 전하가 바뀌면서 (축전기 내부의) 전기장의 방향이 바뀌는데,
(인덕터에 흐르는)전류의 방향은 계속 일정한 것이 말이 되나요?
---

이젠 말 되죠?

★축전기 내부의 전기장과 인덕터 및 전선에 흐르는 전류의 방향은 당연히 별개로 생각해야겠습니다.

아, 물론 인덕터 및 전선에 흐르는 전류의 방향은 '당연히' 인덕터 및 전선 내부의 전기장의 방향과 일치합니다. 인덕터와 전선 내부의 전기장 얘기는 은 굳이 없어도 될 것 같아서, 설명을 덜 복잡하게 하려고 일부러 생략했습니다.

더 궁금한 거 있으시면 밑에 댓글 또는 다른 글로 질문해주세여

와...진짜 감사합니다 진짜 감사드려요ㅠㅠㅠㅠㅠㅠ
죄송한데 딱 한가지 질문 드릴께요 ㅠㅠ
코일(인덕터를 저희는 코일로 배워요!)에 흐르는 자기장은 B=knI(k는 상수, n은 1m에 감은 수)이고
즉 전류가 커지면 자기장도 쎄진다고 배웠습니다.
그래서 축전기가 완전 방전 시 코일의 자기장이 최대일려면 전류가 최대여야 하는데
회로 개념이 미흡하여 이해가 안된거일수도 있지만
축전기가 방전되면서 전류가 점점 올라가는 건가요??..위에서 말씀하신 코일의 관성, 렌츠의 법칙같은 코일의 기능때문에 그런지 궁금합니다.

다시한번 정말 감사드립니다ㅠㅠㅠㅠㅠ

어우 새 글 쓸걸 그랬네요..ㅠㅠ 확인하시기도 귀찮으시고 이런 거 그림까지 그려주시느라 정말 오래 걸리셨을텐데 정말 감사드립니다!!

넵 맞아요. 축전기가 방전되면서 코일에 흐르는 전류는 커지고, 축전기의 전하가 0일 때 코일에 흐르는 전류는 최대가 됩니다.

앞서 전기적인 관성이라고 말씀드린 부분은 렌츠의법칙을 달리 설명한 겁니다 ㅎㅎ

이렇게 전자기 쪽에서 역학에 빗대어 이해할 수 있는 부분이 있죠.

ㄴ감사합니다!!! 약간의 전류 증가 원리가 궁금한거긴 했는데 찾아도 나오지 않는거 보니 중요한 내용은 아닐듯하네요ㅋㅋ
늦은시간까지 감사합니다!