시정수

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1. 정의2. 63.2%의 유래

1. 정의[편집]

Time constant ·

예를 들어, 전기회로에 갑자기 전압을 가했을 경우[1] 전류는 점차 증가하여 마침내 일정한 값에 도달한다. 이 때의 증가의 비율을 나타내는 것으로, 정상값의 63.2%에 달할 때까지의 시간을 초로 표시한다. 전압을 제거했을 때도 이 반대가 성립된다. 시(간)상수(時(間)常數)로도 부른다.[2]

2. 63.2%의 유래[편집]

R-C 회로에서의 충전시 시정수를 정확하게 표현하면 τ=RCln(1V0Vin)\tau = - RC \ln (1 - \frac{V_0}{V_{in}}) 이 된다. 하지만 이렇게 표현하면 ln(자연로그)의 계산에 있어 상당히 귀찮아져서 간단하게 τ=RC\tau = RC라고 시정수를 정하는 데, 다만 이때의 충전 전압은 63.2%임을 정한 것이다.
R-L 직렬 회로에서는 t=LRt = \frac{L}{R} 이다.

간단한 증명해보면 위 식에서

τ=RC\tau = RC 가 되기 위해

ln(1V0Vin)=1\ln(1 - \frac{V_0}{V_{in}}) = -1 이 되어야 한다.

따라서

1V0Vin=1e1 - \frac{V_0}{V_{in}} = \frac {1}{e}

ee는 자연로그의 밑이다.

따라서

V0Vin\frac{V_0}{V_{in}}\approx = 0.63212⋯ ≒ 63.2%

즉 63.2%의 의미는 자연로그의 밑수와 관련되는 값이다. 출처
[1] 이를 고유응답(Natural Response) 또는 과도응답(Transient Response)으로 부른다.[2] 위키백과 표제어를 보면 알 수 있다시피 일본에서는 시정수라는 용어를 쓰며, 중국에서는 시간상수라는 용어를 쓰고 있다. 한국에서는 두 용어를 혼용하고 있다.