[일반물리학실험]성균관대 RLC교류회로의 임피던스 측정 예비레포트

소개

이번학기에 작성한 물리실험2 RLC교류회로의 임피던스 측정 예비레포트입니다.
당연히 만점 받은 레포트이구요^^

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험기구 및 장치
4. 실험 방법

본문내용

1. 실험목적
저항, 유도코일, 축전기로 구성된 RLC 회로에 교류전압을 걸어주어 교류 주파수가 변함에 따라 나타나는 회로의 특성을 이해하고 공진진동수를 확인한다. 또한 회로의 전류 및 각 단자에 걸리는 전압을 측정하여 임피던스와 위상각을 구한다.

2. 실험이론
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 I초에 여러 차례 반복된다. 60 Hz의 교류회로에서는 I초에 120번의 방향변화가 일어난다. 이와 같이 교류에서는 전압 E와 전류 I의 순간값은 계속 변한다.
따라서, 전압 E와 전류 I는 다음과 같이 표현할 수 있다.
E = EMsinωt
I = IMsin (ωt +θ )
여기서 EM과 IM은 각각 전입과 전류의 최대값이며, t는 시간, ω는 2π/T 또는 2πf 로 각 진동수이고 f는 주파수로서 cycle/s 또는 hertz(Hz)로 표시되며 ψ초기의 위상각이다.
이와 같은 교류전압 E와 전류 I를 <그림1>과 같이 저항 R, 인덕턴스L, 커패시턴스 C의 직렬회로에 가하는 경우를 생각하자.


<그림1> RLC 회로

<그림1>의 회로에서 R, L, C 각각에 걸리는 전압 ER, EL, Ec는



이다. 따라서 교류전압 E는

한편, 식I = IMsin (ωt +θ) 의 전류 I를 6번의 2번째 식과 3번째 식에 대입하면
EL = ωLIMcos(ωt +ψ)
EC = -1/ωc IMcos(ωt +ψ)
ER = RIMsin(ωt +ψ)
가 되며, EL과 EC 는 ER 와 각각 π/2, -π/2의 위상치를 가지고 있음을 식
EC = -1/ωc IMcos(ωt +ψ)
ER = RIMsin(ωt +ψ)
에서 알 수 있다. 따라서 EL 과 EC 가 최대값 ELM과 ECM에 도달하는 시간 역시 ERM과 비교하여 π/= 와 -π/2의 위상차를 갖게 된다.

참고자료

· http://heebok.kongju.ac.kr/experiment/electron/em10.html
· http://100.naver.com/100.nhn?docid=134378
· http://100.naver.com/100.nhn?docid=130820
· http://100.naver.com/100.nhn?docid=134397