[재료공학실험]LCRmeter,capacitance측정실험

소개

1. LCR meter로 측정된 Capacitance는 얼마인가? 만일 capacitance값이 동일하지 않다면 그 원인에 대해서 기술하시오.
2. 측정한 capacitor의 Vmax값이 10V라면, 각capacitor의 Qmax와 Umax를계산하시오.
3. Capacitance를 측정할 때 series mode와 parallel mode가있다. 이 두 모드의 차이점에 대해서 논하고, 경우에 따른 모드선택이 왜 달라지는지 고찰하시오.

목차

1. LCR meter로 측정된 Capacitance는 얼마인가? 만일 capacitance값이 동일하지 않다면 그 원인에 대해서 기술하시오.
2. 측정한 capacitor의 Vmax값이 10V라면, 각capacitor의 Qmax와 Umax를계산하시오.
3. Capacitance를 측정할 때 series mode와 parallel mode가있다. 이 두 모드의 차이점에 대해서 논하고, 경우에 따른 모드선택이 왜 달라지는지 고찰하시오.

본문내용

<Capacitance 값이 동일하게 측정되지 않는 원인>
실험에 사용된 LCR meter 기계 자체가 정밀성이 부족하여 측정 시 오차가 발생하였을 수도 있다. 만일 오래된 기계였다면 더더욱 오차발생에 지배적인 영향을 끼쳤을 것이다. 또한 다른 실험도 그러하듯이 재료가 온도에 영향을 받았을 수도 있고, 그 외 실험실 내부의 습도에 의해 일치된 결과를 얻지 못했을 가능성이 있다. 또한 재료에 쌓인 피로가 하나의 중요한 원인으로 생각되는데 각 재료마다 피로의 정도가 달라 측정값도 동일하지 않았을 것이다.

2. 측정한 capacitor의 Vmax값이 10V라면, 각capacitor의 Qmax와 Umax를계산하시오.

- 다음의 식에 의하여 Qmax와 Umax의 값을 계산한다.
① Qmax = C ☓ Vmax
② Umax = 1/2 ☓ CV2max
<계산 결과>
시편의 종류
(Coulomb)
(joules)
A(평균 capacitance : 6.5pF)
6.5 ☓ 10-11
3.25 ☓ 10-10
B(평균 capacitance : 3.616pF)
3.616 ☓ 10-11
1.808 ☓ 10-10


3. Capacitance를 측정할 때 series mode와 parallel mode가있다. 이 두 모드의 차이점에 대해서 논하고, 경우에 따른 모드선택이 왜 달라지는지 고찰하시오.
아래 그림은 직렬연결의 형태를 표현한 것으로, 만약 capacitance를 series mode로 측정한다면 이 capacitor에 축적되는 전하량은 capacitor의 capacitance에 상관없이 일정하다.
이때 각 capacitor의 전압과 capacitance, 충전된 전하량과의 관계식을 이용해야 한다.
전체 전압 V = V1 + V2 +V3의 관계가 성립한다.
또한 V=Q/C이므로 결론적으로 다음의 식이 유도된다.



<Series mode(직렬연결)>

참고자료

· - 서울시립대학교 교양물리 홈페이지 (http://genlab.uos.ac.kr)
· - 실험매뉴얼 및 재료공학실험 교재