아주대학교 물리학실험2 A+ 21. RLC회로 예비 + 결과 보고서

소개

아주대학교 물리학 실험2 과목 A+를 받은 '21. RLC회로'에 대한 예비 보고서와 결과 보고서 입니다.

목차

1. 예비 보고서

2. 결과 보고서
1) 실험 제목
2) 실험 결과(측정값 및 계산)
3) 토의
4) 질문에 대한 토의
5) 실험 과정 및 결과에 대한 토의

본문내용

이번 실험은 RLC 회로에서 전류를 주파수의 함수로 측정하여 공진현상을 관측하는 실험으로 실험 자료의 해석과정을 통해 임피던스와 전류, 전압의 관계를 이해할 수 있었다. 총 세 가지 실험을 하였는데, 주파수의 변화에 따른 저항 양단의 전압을 측정하여 공진주파수를 추정하는 실험, 공진주파수에서는 전압과 전류의 위상이 같다는 조건을 사용하여 좀 더 정확한 공진주파수를 찾는 실험, 그리고 공진조건에서의 회로의 총 저항을 계산해 보는 실험이었다. 공진 현상이란 RLC 회로에서 I_0=V_0/Z=V_0/√(R^2+(ωL-1/ωC)^2 )의 식으로 전류가 최대인 지점에서 X_L=X_C인 지점으로 ω=2πf에서 공진주파수가 f_res=1/(2π√LC)이다.
실험 1에서는 주파수를 20Hz부터 300Hz까지 20Hz 단위로 증가시키면서 공진주파수를 찾아보는 실험이었다. 처음 실험을 진행하였을 때는 전체적으로 도선에 문제가 있어 공진주파수를 찾는 실험에서 20Hz로 시작하였고 전압이 점점 커지는 것을 확인할 수 있었다. 어느 정도 상승하여 최대 전압이라고 생각되는 지점, 즉 공진주파수라고 판단되는 주파수 부근에서는 10 간격으로 측정을 하였다. 그러자 190 에서 전압이 최대값을 가졌고, 그 후에는 주파수를 증가시킴에 따라 전압이 점점 감소해 감을 볼 수 있었다. 따라서, 190 를 공진주파수로 추정할 수 있었다. 전류를 , 전압을 라 하여 의 식으로부터 전류를 계산해 볼 수 있었는데, 공진주파수로 추정한 190 에서 전류 역시 최대값을 가졌고, 그 전후로 주파수가 증가함에 따라 전류가 증가하다가 감소함을 볼 수 있었다. 따라서, 전류 대 주파수의 그래프가 완전한 대칭은 아니지만 공진주파수 전에는 증가하다가 공진주파수에서 최대값을 갖고, 그 후에는 다시 감소하는 형태의 어느 정도 대칭인 그래프라는 것을 확인할 수 있었다.

참고자료

· 김상열 외, 물리학실험, 아주대학교 출판부, 제 12판