아주대학교 물리학실험2 RLC 회로 결과보고서 A+

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문서 내 토픽

• 1. RLC 회로

  이번 실험에서는 RLC회로를 구성하여 두 가지 방법으로 공진주파수를 찾아보고, 공진주파수일 때, 회로의 저항을 두 가지 방법으로 구하여 비교해보았다. 실험 1에서는 먼저 저항과 전기용량을 측정해본 결과 각각 10.2ohm, 107.2muF의 값이 나왔다. 진동수를 20Hz부터 20Hz씩 증가시키다가 공진주파수라고 판단되는 주파수 부근에서 10Hz단위로 주파수를 상승시켜 나가면서 공진주파수를 구해보았다. 그 결과 190.0Hz일 때, 최대 전압 1.654V의 값을 갖는 것을 확인하였다. 또한 주파수에대한 전류의 그래프 개형을 살펴보면, 주파수가 공진 주파수일 때, 전류는 저항 값이 최소가 되기 때문에 최댓값을 가지게 된다. 따라서 전류 대 주파수의 그래프에서 주파수가 공진주파수보다 작을 때, 주파수가 증가함에 따라 전류는 증가하고, 주파수가 공진주파수를 넘어섰을 때, 주파수가 증가함에 따라 전류는 감소한다. 결론적으로 전류 대 주파수의 그래프는 전류가 공진주파수를 기준으로 증가하다 감소하므로 공진주파수에 대해 대칭이라고 할 수 있다.

• 2. 공진주파수 측정

  실험 1에서 공진주파수를 구하였지만, 이때 구한 값은 공진주파수라고 하기에는 너무 대략적인 값이므로 실험 2에서 실험 1의 공진주파수의 값을 기준으로 공진주파수의 값을 정밀하게 조정하면서 더 정확한 값의 공진주파수를 구해보았다. 이를 구하는 과정에서 신호발생기의 전압과 저항의 전압이 가지는 그래프가 타원형에서 직선으로 변해가는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 그래프가 타원에서 직선 형태를 가질 때의 주파수가 공진주파수로 구하였다. 그 결과, 185.0Hz의 실험 1의 190.0Hz일 때보다 더 정밀한 값의 공진주파수를 구할 수 있었다.

• 3. 인덕턴스 계산

  공진주파수 일 때, 용량리액턴스와 유도리액턴스가 상쇄됨을 이용하여 인덕터의 인덕턴스를 구하였다. 이 값을 바탕으로 각 진동수는 w_res = 2π f_res = 1162rad/s의 값이 나왔고, L의 값은 L = 1 / (ω_res^2 C) = 1 / ((1162rad/s)^2 × (107.2×10^-6 F)) ≈ 6.909×10^-3 H의 값이 나왔다.

• 4. 회로 저항 측정

  실험 3에서는 공진주파수일 때, 임피던스의 값이 R로 최소값을 가진다는 점을 이용하여 회로의 총 저항을 탄소저항과 인덕터의 저항의 합으로 구해보고 이 값을 옴의 법칙을 이용하여 구한 저항과 비교하였다. 결과적으로 옴의 법칙을 이용하여 구한 저항 값은 17.1ohm이고 탄소저항과 인덕터의 저항의 합으로 구한 총 저항 값은 16.8ohm으로 옴의 법칙을 이용하여 구한 저항 값이 탄소저항과 인덕터의 저항의 합으로 구한 총 저항 값보다 더 컸다. 따라서 두 저항 값 사이에는 약 1.75%의 상대오차가 발생하였다. 이 원인에 대해서 고민해본 결과, 실험에서 사용된 회로는 RLC회로로서 저항, 인덕터, 커패시터로 구성되어 있었고, 이러한 소자들을 잇기 위한 도선이 실험에 사용되었다. 따라서 회로 내의 저항의 역할을 할 수 있는 소자는 인덕터와 저항뿐이었고, 이러한 소자들을 잇는 도선에 의해 저항이 영향을 받아 오차가 발생하였다고 생각한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. RLC 회로

  RLC 회로는 전기 회로에서 매우 중요한 역할을 합니다. 저항(R), 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C)로 구성된 이 회로는 전압, 전류, 주파수 간의 관계를 나타내며, 다양한 전자 기기와 시스템에 활용됩니다. RLC 회로의 특성을 이해하면 회로 설계, 분석, 최적화에 도움이 됩니다. 예를 들어 공진 주파수 계산, 필터 설계, 임피던스 매칭 등에 활용할 수 있습니다. 또한 RLC 회로는 전력 전자, 통신, 제어 시스템 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 RLC 회로에 대한 깊이 있는 이해는 전기 및 전자 공학 분야에서 필수적입니다.

• 2. 공진주파수 측정

  공진주파수 측정은 RLC 회로의 특성을 이해하는 데 매우 중요합니다. 공진주파수는 회로의 인덕턴스와 캐패시턴스가 서로 상쇄되어 임피던스가 최소가 되는 주파수를 의미합니다. 이 주파수에서 회로는 최대 전력 전달 효율을 보이게 됩니다. 공진주파수 측정을 통해 회로의 특성을 파악하고 설계 및 최적화에 활용할 수 있습니다. 예를 들어 필터 설계, 임피던스 매칭, 전력 전자 회로 설계 등에 활용할 수 있습니다. 또한 공진주파수 측정은 회로의 고유 특성을 파악하는 데 도움이 되며, 이를 통해 회로의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 공진주파수 측정은 전기 및 전자 공학 분야에서 매우 중요한 기술이라고 할 수 있습니다.

• 3. 인덕턴스 계산

  인덕턴스는 전자 회로에서 매우 중요한 특성 중 하나입니다. 인덕턴스는 전류의 변화에 따른 자기장의 변화로 인해 발생하는 전압 강하를 나타내는 물리량입니다. 인덕턴스 계산은 회로 설계, 분석, 최적화에 필수적입니다. 예를 들어 필터 설계, 임피던스 매칭, 전력 전자 회로 설계 등에 인덕턴스 값이 필요합니다. 또한 인덕턴스 계산은 회로의 동적 특성을 이해하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어 RLC 회로의 공진 주파수 계산, 과도 응답 분석 등에 인덕턴스 값이 필요합니다. 따라서 인덕턴스 계산은 전기 및 전자 공학 분야에서 매우 중요한 기술이라고 할 수 있습니다.

• 4. 회로 저항 측정

  회로 저항 측정은 전기 및 전자 회로 분석에 있어 매우 중요한 기술입니다. 회로의 저항 값을 정확히 측정하면 전압, 전류, 전력 등 회로의 특성을 파악할 수 있습니다. 이를 통해 회로의 성능을 분석하고 최적화할 수 있습니다. 예를 들어 전력 전자 회로에서 저항 측정을 통해 효율을 계산하고 개선할 수 있습니다. 또한 통신 회로에서 저항 측정을 통해 임피던스 매칭을 수행할 수 있습니다. 나아가 센서 회로에서 저항 측정을 통해 센서의 특성을 파악할 수 있습니다. 따라서 회로 저항 측정은 전기 및 전자 공학 분야에서 필수적인 기술이라고 할 수 있습니다.