실험 9. 최대 전력 전송 정리제출일 : 2019년 4월 29일분 반학 번조원성 명▣ 예비보고서① 실험 목적직류에서의 전력을 이해하고 전원으로부터 부하에 최대 전력이 전달되는 경우에 대해 이해하고 실험을 통해 이를 확인한다.② 이론 (요약)?직류 전력전력이란 단위 시간당 한 일의 양으로 정의되며P=VI =I^2 R 로 계산된다.?최대 전력 전송 정리내부 저항이 있는 전원과 부하 저항이 직렬로 연결된 경우 부하에서 소비하는 전력은P = I_부하 ^2 R_부하 = {V over {R_부하 + R _내부} } ^2 bullet R_부하 로 계산되고 V 와 내부저항의 경우 일정하기 때문에 부하 저항에 따라서 소비 전력 P의 값이 달라지게 된다③ 예비보고서(1) 부하에 최대 전력이 전송되는 경우에 대해 설명하라.내부저항과 부하저항이 같을 경우 최대 전력이 전송되며 식은1over 4R_내부 bullet V^2 이 된다.(2) 식 (9.3)을 유도하라.부하저항과 내부저항의 값을 각각 x,y로 표현할 때 그래프상으로 x축 양수부분을 볼 때 위로 볼록했다가 0에 수렴하는 그래프가 나오게 되고 이때 위로 볼록한 부분 즉 미분값이 0이 나오는 부분이 최대값인데 이때,x over (x+y)^2 을 미분해서 분자를 보게 되면x^2 - y^2 이 나오게 되고 이값이 0일 때 최대값이 나온다. 즉 x=y일 때 최대값이 되기 때문에 부하저항과 내부저항이 같을 때 최대 전력이 된다.(3) 그림 9.1의 회로에서 최대 전력이 부하로 공급되는 경우 전력전송 효율이 50%임을 보여라.
실험 5. 직 ? 병렬 저항회로제출일 : 2019년 4월 1일분 반학 번조성 명▣ 예비보고서① 실험 목적1.직?병렬로 연결된 저항들의 등가 저항을 구하는 방법을 이해하고 이를 실험을 통해 확인한다.2.전압 분배기 및 전압 분배기의 원리를 이해하고 이를 실험을 통해 확인한다.② 이론 (요약)?직렬 저항 회로의 등가저항저항이 직렬로 연결된 경우 모든 저항의 합을 하나의 저항으로 나타내도 동일한 역할을 한다.?병렬 저항 회로의 등가저항저항이 병렬로 연결된 경우 모든 저항의 역수의 합은 하나의 저항의 역수값과 동일하기 때문에 하나의 저항으로 보고 구할 수 있다.?직?병렬 회로의 등가저항저항이 직렬과 병렬로 연결된 경우 병렬로 연결된 저항을 계산하여 하나의 저항으로 구한뒤 나머지 직렬로 연결된 저항들과 합쳐서 하나의 저항값으로 계산할수 있다.?전압분배기저항이 직렬로 연결된 경우에 전압원이 주어지게 되면 옴의 법칙과 키르히호 프 전압 법칙을 이용해서 각 저항에 걸리는 전압값들을 구할 수 있다.?전류분배기저항이 병렬로 연결된 경우에 전류원이 주어지게 되면 옴의 법칙과 키르히호 프 전류 법칙을 이용해서 각 저항에 걸리는 전류들을 구할 수 있다.③ 예비보고서(1) 그림 5.1에서R _{E1} =R _{1} +` CDOTS `+R _{n}임을 유도하라.V _{} =V _{1} +` CDOTS `+V _{n},V =R _{1}I +R_{2}I` CDOTS `+R _{n}I = (R_{1}+R_{2}+R{n})IV =R _{E1}I,THEREFORE R_{E1}=R_{1}+R{2}+CDOTS+R_{n}(2) 그림 5.2에서{1} over {R _{E2}} = {1} over {R _{1}} +` CDOTS `+ {1} over {R _{n}}임을 유도하라I _{E2} =I _{1} + CDOTS +I _{n} = {V} over {R _{1}} + {V} over {R _{2}} + CDOTS + {V} over {R _{n}} =V( {1} over {R _{1}} + {1} over {R _{2}} + CDOTS {1} over {R _{n}} )#= {V} over {R _{E2}}(3) 식 (5.1)을 유도하라.V _{AD} =V _{AB} +V _{BC} +V _{CD} =IR _{1} +IR _{2} +IR _{3}#=I(R_{1}+R_{2}+R_{3})I= {V} over {R _{1} +R _{2} +R _{3}}#V _{AB} =IR _{1} = {V} over {R _{1} +R _{2} +R _{3}} R _{1}#V _{BC} =IR _{2} = {V} over {R _{1} +R _{2} +R _{3}} R _{2}#V _{CD} =IR _{3} = {V} over {R _{1} +R _{2} +R _{3}} R _{3}#(4) 식 (5.2)를 유도하라.I _{1} = {V} over {R _{1}} = I OVER {( {1} over {R _{1}} + {1} over {R _{2}} + CDOTS + {1} over {R _{n}} ) TIMES R_{1}I = V( {1} over {R _{1}} + {1} over {R _{2}} + CDOTS {1} over {R _{n}} )#V = I DIVIDE {1} over {R _{1}} + {1} over {R _{2}} + CDOTS {1} over {R _{n}} )I _{1} = {I TIMES {1} over {R _{1}}} over {( {1} over {R _{1}} + {1} over {R _{2}} + CDOTS + {1} over {R _{n}} )}#
실험 7. 중첩의 정리제출일 : 2019년 4월 22일분 반학 번조성 명▣ 예비보고서① 실험 목적여러 개의 전원이 있는 선형회로 해석에 흔히 사용되는 중첩의 원리를 이용하여 회로의 전류 전압을 구하는 방법을 이해하며 실험을 통해서 확인한다.② 이론 (요약)선형소자의 경우 중첩의 정리를 사용하면 회로의 전류나 전압을 쉽게 구할 수 있다. 여러 개의 독립 전원이 있는 선형 회로에서 임의의 소자나 회로에 흐르는 전류나 전압은 독립 전원이 각각 인가되었을 때의 전류나 전압의 합과 같다. 이를 중첩의 정리라 하고 동작하지 않는다고 가정된 전류나 전압의 경우 0이 되도록 단락이나 개방되었다고 가정하면 된다.③ 예비보고서(1) 중첩의 정리를 설명하라.중첩의 원리는 여러 개의 전원이 있는 회로에서 한 번에 하나의 전원을 다루어 그 회로 내의 전류와 전압을 구하는 방법이다. 간단히 설명하면 각 전원의 영향을 각각 계산한 다음 모든 전원에 의한 결과를 중첩시키는 것인데 중첩의 원리는 두 개 이상의 전원을 갖는 회로망에서 전류원이든 전압원이든 간에 각각의 전원에 의해서 발생되는 효과의 대수적인 합이라고 정의 되어진다. 한번에 한 개의 전원만을 사용하기 위해서는 나머지 전원은 동시에 일시적으로 제거시켜야 한다.(2) 그림 7.1의 회로에서 전압원 V2가 전류원 IS로 대체된 경우에 대하여 중첩의 정리를 이용하여 R1에 흐르는 전류 I를 구하라.(밑의 그림은 그림7.1회로와R_2 와R_3 의 위치가 바뀐 회로이다)
실험 8. 등가 전원 정리제출일 : 2019년 4월 29일분 반학 번조원성 명▣ 예비보고서① 실험 목적?복잡한 회로를 하나의 전원과 하나의 저항으로 구성된 등가회로로 표현해주는 테브난의 정리 및 노튼의 정리를 이해하고 실험을 통해 확인한다?전원이 갖고 있는 내부 저항의 영향을 이해하고 이를 실험으로 확인한다② 이론 (요약)?테브난의 정리복잡한 선형회로를 하나의 전압원과 저항으로 표현할수 있다.?노튼의 정리복잡한 선형회로를 하나의 전류원과 저항으로 표현할수 있다.③ 예비보고서(1) 테브난과 노튼의 정리를 설명하라.먼저, 테브난의 정리를 설명하면 등가전압V_th =R_2`의 양단의 전압으로R_2 over {R_1 + R_2 } BULLET V 로 표현하고 등가 저항의 경우V_oc에서 본 저항값으로R_th = R_3 + {R_1 R_2} over {R_1 + R_2 } 가 되어 이 회로는 하나의 전압원과 저항이 직렬연결된 회로로 표현되게 된다. 노튼의 정리의 경우V_oc 쪽에 전류I 가 흐른다고 가정했을 때I = V over{ {R_2 R_3} over {R_2 +R_3}} + R_1 bullet R_2 over {R_2 + R_3} 가 되고R = R_3 + {R_1 R_2} over {R_1 + R_2 } 이며 이 회로는 하나의 전류원과 저항이 병렬연결된 회로로 표현된다.(2) 그림8.2(a)의 전압원 V가 전류원 I로 변경되었다고 가정하고 테브난의 등가회로를 그려라. 단, 전류원의 전류 방향은 아래에서 위로 흐른다고 가정하라.전류원으로 변경되었다면V_oc 가 전압원으로 연결되어 있다고 가정하고 본다면 등가저항의 경우 전류원이 개방되어있는 상태가 되어 그쪽에서 보았을 때R_th = R_1 + {R_2 R_3} over {R_2 + R_3 } 가 되며 전압원의 경우R_2에 걸리는 것은 동일하나R_2 over {R_3 + R_2 } BULLET V 가 되어 저항과 직렬연결이 된 회로가 나온다.(3) 그림8.2(a)의 전압원 V가 전류원 I로 변경되었다고 가정하고 노튼의 등가회로를 그려라. 단, 전류원의 전류 방향은 아래에서 위로 흐른다고 가정하라.
실험 12. R, L, C 소자의 특성제출일 : 2019년 5월 27일분 반학 번조원성 명▣ 예비보고서① 실험 목적R, L 및 C 등 전기?전자 회로를 구성하는 기본 소자 각각에 대한 전압과 전류 사이의 기본적인 위상개념을 파악하여 각 소자의 전기적 특성을 이해한다.② 이론 (요약)R(저항)회로V=RI,``````````````I= {V} over {R}옴의 법칙이 성립하는 회로로 교류회로에서 전압과 전류는 동일 주파수이다.L(인덕터)회로v`=L {di} over {dt} ``=`L {d} over {dt} `(I _{m} `sinwt)`=`wLI _{m} `sin(wt+90 DEG )V=wLI 전압의 경우 전류보다 위상이90 DEG 앞서고 전류는 전압보다 위상이90 DEG 늦다.wL 을 유도성 리액턴스라고 부르며 보통X _{L}로 표시한다.V=X_L I 이 성립하게 되고 이는 인덕터만의 교류 회로에서의 옴의 법칙이다.C(커패시터)회로i`=C {dv} over {dt} ``=`wCV _{m} coswt=`wCV _{m} `sin(wt+90 DEG )V`=`( {1} over {wC} )I 가 성립하게 되고 커패시터만의 교류회로에서는 전압과 전류는 동일 주파수의 정현파이며, 전압은 전류보다 위상이90 DEG 늦다.③ 예비보고서(1) R, L, C 각각이 회로 내에서 전류와 전압에 관계하여 어떠한 작용을 하는 지에 대하여 설명하시오.R의 경우 전류와 전압은 동일주파수가 되고 R은 실효값에만 관계한다.L의 경우 전압이 전류보다 위상이90 DEG 앞서게 된다.C의 경우 전압이 전류보다 위상이90 DEG 늦게 된다.(2) R, L, C 각각이 사용되는 전자 회로를 조사하시오.저항(R)은 어떤 소자 혹은 제품 자체에 흘러야 하는 적당량의 전류가 있는데 그 전류를 넘어서는 과한 전류가 흘러가게 되면 소자나 제품이 망가지거나 탈 수 있으므로 그것을 방지하여 그 전류 양을 조절해주는 역할을 한다.인덕터(I)와 커패시터(C)는 어떤 회로가 있을 때 도선에 전류가 흐르면 도선 주변에 자기장이 생기고, 그 자기장은 일종의 관성 비슷한 것이 있어서 한 번 형성된 자기장은 계속 같은 형태를 유지하려고 한다.그래서 DC전류같이 항상 일정한 크기를 유지하는 전류는 괜찮지만, AC는 계속해서 도선의 전류가 바뀌기 때문에 자기장도 바뀌어야 한다.
최대 전력 전송 정리
