RLC회로-건국대학교 물리학 및 실험-2

목차

1. 실험 목표
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의
7. 참고자료

본문내용

1. 실험 목표
일정한 진동수의 교류전류가 흐르는 R-L-C 직렬회로의 임피던스를 구하고 그것을 이용하여 공진주파수를 측정한다.

2. 실험 원리
그림 2.9.1에서는 DC 전원에 연결된 저항에 DC 전류가 흐를 때 전류의 크기와 방향이 일정함을 보여준다.

< R-L-C 직렬회로에서의 공진주파수 >
RLC 직렬회로에서 전류와 전압의 성질은 공진(resonance)조건을 만들어 낼 수 있다. 물체가 진동하는 외력에 의해 진동할 때, 힘의 진동수가 물체의 고유(공명) 진동수와 일치하면 공명현상이 일어난다. 공명이 일어날 때 진동하는 힘은 물체에 많은 양의 에너지를 전달할 수 있으므로 물체는 큰 폭으로 진동하게 된다. RLC 직렬회로의 경우 고유주파수는 한 개이고 진동하는 힘은 교류전원의 전압과 연관된 진동하는 전기장에 의해 주어진다. 따라서 교류회로에는 에너지가 축전기(C)의 전기장과 코인(L)의 자기장 사이를 교대로 왔다갔다하는 성질이 있기 때문이다.
축전기와 코일 사이에 왕복하는 에너지의 공진주파수를 알아보자. RLC 직렬회로에서 전류는 I_s= V_s/Z로 표현되며 여기서 Z 는 회로의 임피던스로 Z= √(R^2+〖(X_L- X_C)〗^2 )로 주어진다. 이 식에서 볼 때 교류 전압의 전원이 주어져 있다면, 임피던스가 최소값인 Z = R이 된다.
공진주파수는 자체 유도계수와 전기용량에 의해 결정되고 전기저항과 무관하다. 전기적 공진에서 전기 저항은 전류 응답의 예리함을 무디게 한다. 저항이 작을 때 주파수에 따른 전류 곡선은 최대전류의 좌우에서 급격히 감소한다. 저항이 클 때는 전류 곡선의 떨어지는 정도가 완만하고 최대 전류도 급격히 감소한다.

3. 실험 기구 및 장치
① R – L – C 회로판
② 연속가변 교류전원 (슬라이닥스 등)
③ 교류전류계(0~500 mA)
④ 교류전압계 (0~100V)
⑤ 연결선

참고 자료

일반물리학실험/건국대학교 물리학과/북스힐/2021.03.01/p.239~248