[물리학및실험2] 실험레포트_5. RLC 회로

소개

"[물리학및실험2] 실험레포트_5. RLC 회로"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 결과 데이터
6. 질문 사항
7. 결과 및 토의

본문내용

실험목적
저항, 인덕터, 축전기의 RLC 직렬회로에 교류전압을 걸었을 때, 교류전압의 주파수 변화에 따른 회로의 전류를 조사함으로써 RLC 회로에서의 공진을 이해한다.

실험원리
[그림 35-1]과 같이 인덕터와 축전기(Capacitor)를 같이 사용한다면 회로는 R-L-C회로가 된다.
회로 내에 전류 I가 회로소자를 거치게 되면 회로 내의 전체전압 V는 V=V_R+V_L+V_C가 된다.
저항 R에 걸리는 전압 V_R=IR, 축전기 C에 걸리는 전압 V_C=1/C ∫▒I dt, 인덕터 L에 걸리는 전압 V_L=L dI/dt, 회로에 흐르는 전류 I=I_max sin⁡ωt라고 하면, 전체전압 V는 V=I_max R sin⁡ωt+ωLI_max cos⁡ωt-1/ωC I_max cos⁡ωt=I_max (R sin⁡ωt+(ωL-1/ωC) cos⁡ωt)이 되고 이를 다시 R을 밑변, ωL-1/ωC을 높이, θ을 사이 각으로 하는 직각삼각형의 삼각함수 합성에 의하여 회로 내의 전압 V는 V=I_max √(R^2+(ωL-1/ωC)^2 ) sin⁡(ωt+θ)가 된다.
여기서 θ=tan^(-1)⁡((ωL-1/ωC)/R)는 전류와 전압의 위상차이고 X=ωL-1/ωC는 리액턴스(Reactance), Z=√(R^2+(ωL-1/ωC)^2 )=√(R^2+X^2 )는 회로 내의 전압과 전류의 비, 즉 임피던스(Impedance)라 한다.
회로 내에서 임피던스(Impedance)는 저항의 역할을 하는데 저항의 크기가 같을 경우 전류 값이 최대가 된다. 따라서 Z_max=R이고 ωL-1/ωC=0이므로 ω=1/√LC이 된다.
∴공진주파수 f=1/(2π√LC)

실험기구 및 장치
Interface
빵판 (Bread Board)
저항 (10Ω, 33Ω)
인덕터 (4.7mH, 8.2mH)
축전기 (100μF, 47μF)
점프선
전압 센서
악어 클립 케이블

참고자료

· 없음