[일반물리학실험]R-L-C 회로를 이용한 교류의 인피던스 측정

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 일정한 진동수의 교류전류가 흐르는 R-L-C 직렬 회로의 인피던스를 구한다
1.2. 교류회로에서 저항, 콘덴서, 코일의 저항 성분인 임피던스를 측정하고, 교류를 구분하는 특성 중 하나인 위상을 측정하여, 임피던스에 따른 위상의 변화를 이해한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 배경
직류(DC)회로에서 금속 도체 내의 전자는 같은 방향으로 흐른다. 교류 (AC)회로에서는 한 방향으로 잠깐 흘렀다가 방향을 바꾸어 역방향으로 같은 시간동안 흐르고는 다시 방향을 바꾼다. 이러한 변화는 1초에 여러 차례 반복된다. 60Hz의 교류회로에서는 1초에 120번의 방향변화가 일어난다. 이와 같이 교류에서는 전압 E와 전류 I의 순간값은 계속 변한다. 따라서, 전압 E와 전류 I는 다음과 같이 표현할 수 있다.
여기서 과 은 각각 전압과 전류의 최대값이며, t는 시간, 는 또는 로 각 진동수이고, f는 주파수로서 cycle/s 또는 hertz(Hz)로 표시되며 는 초기의 위상각이다. 이와 같은 교류전압 E와 전류 I를 그림 1과 같이 저항 R, 인덕턴스 L, 커패시턴스 C의 직렬회로에 가하는 경우를 생각하자.이 회로에 서 R, L, C 각각에 걸리는 전압 는이다. 따라서, 교류전압 E는 한편, 식(2)의 전류 I를 식(4)와 식(5)에 대입하면, 가 되며 과 는 와 각각 의 위상치를 가지고 있음을식(8), (9)에서 알 수 있다. 따라서 과 가 최대값 과 에 도달하는 시간 역시 과 비교하여 π/2와 -π/2를 갖게 된다. 이를 벡터 도형법을 써서 표시하면, 이로부터 또 식(8)과 식(9)에서의 최대 전압값은 일 때와 일때 각각 일어나므로 그 때의 최대 전압값을 이라 하면 이 된다. 여기서 직류회로에서의 Ohm의 법칙 E=IR에서 R에 해당되는 과 I/ω C을 각각 inductive reactance , capactive reactance 라 한다. 즉, 이다.

참고 자료

없음