Frequency Response / Filter(예비) - 실험물리학I A+ 레포트

소개

2025-1학기 실험물리학I A+ 레포트입니다.
실험 레포트 작성에 긴 시간 들이지 마시고 다른 과목 공부하시는 걸 추천드립니다.
2학년 1학기 파이팅~

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 재료 및 장비
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

실험 목적
RC 회로와 RL 회로의 과도 상태와 정상 상태에서 일어나는 전압의 변화를 관측하여 저항, 커패시터, 인덕터의 특성을 파악한다.
RLC 회로의 부족 감쇄(underdamping), 임계 감쇄(critical damping), 과도 감쇄(overdamping)를 관측하여 이를 통해 RLC 회로의 특성에 대해 이해할 수 있다.
저항, 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor)가 주파수에 따라 그 특성이 어떻게 변하는지를 이해할 수 있다.
RC 회로와 RLC 회로를 통해 주파수에 따른 응답 곡선을 측정하여 위상차와 공명 현상에 대하여 이해할 수 있다.
RLC 회로를 이용한 수동 필터의 특성을 이해할 수 있다.

실험 이론
(1) RLC 회로와 주파수 응답
RC 회로 해석
RC 직렬 회로는 저항과 커패시터, 전압원이 직렬로 연결된 회로이고 RC 직렬 회로의 충전식과 방전식은 다음과 같다.

V_in=IR+q/C=R dq/dt+q/C
q(t)=CV_in (1-e^(-1/RC t) ),V_C (t)=V_in (1-e^(-1/RC t) ) (충전식)

0=IR+q/C=R dq/dt+q/C
q(t)=q_0 e^(-1/RC t),V_c (t)=q_0/R e^(-1/RC t) (방전식)

적분 RC 회로식은 Q=∫_0^t▒〖i dt〗, I≈V_in/R을 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

V_C=Q/C=1/RC ∫_0^t▒〖V_in dt〗

미분 RC 회로식은 I≈V_in/X_c 를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

V_R=IR≈RC V_C/dt

RL 회로 해석
RL 직렬 회로는 인덕터와 저항, 전압원이 직렬로 연결된 회로이다. 전류 증가식과 감소식은 다음과 같다.

참고자료

· 서강대학교 실험물리학 Ι 매뉴얼, Exp#06. Frequency Response / Filter
· David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Principle of Physics, 11th edition, WILEY, 2020, p273~308.
· J. David Irwin, R. Mark Nelms, Engineering Circuit Analysis, 12th edition, WILEY, 2022, p285~349.
· Wikipedia, Cuttoff frequency : https://en.wikipedia.org/wiki/Cutoff_frequency
· Wikipedia, Filter (signal processing) : https://en.wikipedia.org/wiki/Filter_(signal_processing)