예비] 실험2. Phasor 및 ac 정상상태응답(steady state response)

소개글

A+ 받은 실험자료입니다.

목차

1. 목적
2. 준비 문제

본문내용

1. 목적
(1) 교류 회로에서 전압, 전류 사이의 위상 개념을 파악한다.
(2) 교류 회로의 임피던스 및 리액턴스의 개념을 파악한다.
(3) R, L, C로 구성된 회로에 정현파가 입력되었을 때 회로의 응답 (즉, 회로의 각 node들 간의 전압, 각 소자를 통하여 흐르는 전류 등)이 입력된 정현파와 같은 주파수를 가지는 정현파가 되고 다만 진폭과 위상만이 달라진다는 사실을 실험을 통하여 알아본다.
(4) RLC 직렬 공진 회로와 RLC 병렬 공진 회로의 특성(공진 주파수, Q-factor) 들의 물리적인 의미를 실험을 통하여 알아본다.

2. 준비 문제
(1) [그림 2-1]의 RC 회로에서 VR, VC의 phasor diagram을 그리고, 입력 전압과 출력 전류(R에 흐르는 전류)의 위상차를 구하라. Function generator에 부하로 연결된 회로의 복소 impedance를 구하라.
가 되고 저항의 임피던스는 R, 커패시터의 임피던스는 이다. 즉, 전압 분배에 의해서 가 된다. 위 식의 형태를 polar form으로 바꾸면,
입력 전압의 위상은 θ ()이고, 출력 전류의 위상은 의 위상과 같으므로 그러므로 입력 전압과 출력 전류의 위상 차이는 이다.
저항의 임피던스는 R이고 커패시터의 임피던스는 이다.
Function generator에 부하로 연결된 회로의 복소 impedance를 구해보면 저항과 커패시터가 직렬로 연결되어 있음을 알 수 있다. 저항의 임피던스는 R이고 커패시터의 임피던스는 이므로 가 된다.
(2) 그림 2-2의 RL 회로에 대해서 (1)을 반복하라. 가 된다.
저항의 임피던스는 R이고 인덕터의 임피던스는 이다.
즉, 전압 분배에 의해서 가 된다. 위 식의 형태를 polar form으로 바꾸면,
입력 전압의 위상은 θ ()이고, 출력 전류의 위상은 의 위상과 같으므로
그러므로 입력 전압과 출력 전류의 위상 차이는 이다. 회로의 복소 impedance를 구해보면 저항과 커패시터가 직렬로 연결되어 있음을 알 수 있기 때문에 저항의 임피던스는 R이고 인덕터의 임피던스는 이다. 따라서 가 된다.

참고 자료

RL, RC 회로 사진 및 파형 http://www.animations.physics.unsw.edu.au/jw/AC.html
페이저 http://en.wikipedia.org/wiki/Phasor#Phasor_diagrams
공진, Q-factor http://www.rfdh.com/