[LRC 공명회로]Coupled Oscillating Circuit

소개글

포항공대 물리학과 물리실험1 (2010)
첫번째 실험인 Coupled Oscillating Circuit 결과보고서입니다.

LRC 공명회로나 coupled oscillating circuit, Q factor에 대해서
잘 모르시는 분들에게도 도움이 될 것이라 기대합니다.

목차

1. 배경과 동기

2. 이론
1) LRC 회로의 공명진동수와 Q factor
2) Coupled Oscillator의 coupled factor

3. 실험방법
3.1) 준비물
3.2) 과정
(1) LRC Oscillating circuit
(2) Coupled Oscillating circuit

4. 실험 결과 및 고찰

5. 결론

6. References

본문내용

1. 배경과 동기
저항(R), 축전기(C), 코일(L)을 이용하여 구성한 회로에 교류 전압을 걸어주면, 특별한 진동을 하는 전류가 흐르게 된다. 이러한 회로를 LRC Oscillating Circuit 이라고 한다. 그리고 동일한 LRC 회로를 2개 가 일정한 거리를 사이에 두고, 서로 전자기 유도로 영향을 주는 회로를 Coupled Oscillating Circuit이라 한다.
LRC 회로에 교류전류를 흘려주면, 코일과 축전기로 인해 교류전류의 위상이 변화되는 현상이 일어난다. 이때 전류의 주파수를 변화시키다 보면, 전류의 세기가 강하게 나타나는 순간이 있는데 이때의 주파수가 그 LRC 회로의 공명진동수가 되며 전류의 위상이 전압의 위상과 같아진다.
LRC 회로에는 다양한 조합이 있는데 이번 실험에서는 내부저항을 고려한 코일과 축전기를 병렬로 연결하고 이를 외부의 큰 저항에 직렬로 연결하여 구성한 회로를 관찰한다. 실험 장치에 다양한 주파수의 교류 전압을 주었을 때 나타난 결과를 분석하여 회로의 다양한 특성을 알아보고, 동일한 회로를 이용해서 Coupled 했을 때에서의 특성도 알아본다.

2. 이론
1) LRC 회로의 공명진동수와 Q factor
실험 장치의 구성은 사실상 LC 회로이지만, 코일 이 이상적으로 저항이 0이 아니라 내부저항이 있기 때문에 이를 LRC 회로라고 가정하는게 현실적이다. [그림 1]은 회로구성도를 간단히 나타낸 것이다. [그림 1]에서 저항 R로 보이는 것은 실제로 저항을 연결한 것이 아니라 코일의 내부 저항을 의미한다.
이 회로에서의 공명이 일어날 조건은 다음과 같다. 회로의 전체 Admittance Y.
[그림 1] 병렬 LRC 회로 모식도
Y``=`` {1}over{R+jwL}`+`jwC
`=```{R+jw(-L+CR^{2}+C(wL)^{2})}over{R^{2}+(wL)^{2}} ····· (1)
식(1)의 값이 실수가 나오는 경우에 공명이 일어난다.

참고 자료

http://edulab.postech.ac.kr(2010년 읽기자료)
http://en.wikipedia.org/wiki/Quality_factor(2010.11)
http://www.rfdh.com/admin/search/search_detail.php3?pid=163&viewnumflag=1&pagenum=1&hidtxt=&abc=Q(2010.11)