1. 실험 목적- 두 인덕턴스과가 직렬로 연결되었을 때 총 인덕턴스는임을실험적으로 확인한다.- 두 인덕턴스과가 병렬로 연결되었을 때 총 인덕턴스는임을실험적으로 확인한다.- 측정 오차의 원인을 생각해보고 규명한다.2. 실험결과 및 분석표 37-1- 인덕터를 직접 측정할 수 없어서 인덕터의 저항값만 측정했습니다. 2개가 같은 인덕터지만 약간의 오차가 존재함을 보였습니다.표 37-2- 이 실험은 인덕터를 직렬연결 했을 때와 병렬연결 했을 때 인덕터 하나만 썼을 때와 비교하여 회로에 어떤 영향을 미치며 인덕턴스의 합은 어떻게 변하는지를 알아보는 것이다. 일단 처음엔 100mH 인덕터 1개와 2kΩ 저항의 직렬 연결한 회로에서의 각각에 걸리는 전압을 재고 옴의 법칙을 이용하여 회로에 흐르는 전류를 구하였다. 그리고식을 이용해서 인덕턴스를 구하였다.과가 100mH로 동일 하였지만 계측기의 오차로 인해 구한 인덕턴스의 값은 서로 약간의 차이를 보였다.과의 직렬회로에서는 인덕터에 걸리는 전압이 증가하였고 저항에 걸리는 전압은 줄어드는 것을 볼 수 있었다. 그래서 자연스럽게 옴의 법칙을 이용한 회로에 흐르는 전류는 감소함을 보였다.의 식으로 구한 총 인덕턴스의 값은 각각 100mH인과의 합인 200mH로 구해졌다. 그 결과 인덕터의 직렬연결에서 총 인덕턴스는임을 실험적으로 확인할 수 있었으며, 저항의 직렬연결에서와 같은 동작을 하고 있음을 알 수 있었다. 오실로스코프로 측정한 파형에서도 이점을 확인할 수 있었는데 100mH 하나만 연결했을 때 보다 전압이 더 크게 걸리고 있음을 파형의 진폭이 커진 것으로 확인할 수 있었다. 인덕터과의 병렬연결에서는 인덕터에 걸리는 전압이 감소하였고 저항에 걸리는 전압이 증가함을 보였다. 따라서 옴의 법칙에 의한 회로에 흐르는 전류는 증가하였다.의 식으로 구한 총 인덕턴스의 값은 100mH인 반인 50mH로 구해졌다. 이 결과 인덕터의 병렬연결에서 총 인덕턴스는임을 실험적으로 확인할 수 있었다. 인덕터는 마치 저항의 병렬연결에서와 같은 동작으로 작동하고 있음을 발견 할 수 있었다. 병렬연결에서 오실로스코프로 측정한 파형에서도 1개만 연결했을때의 파형에 비해 진폭이 줄어든 것을 보였고 이는 곧 인덕터의 전압이 작아졌음을 나타내었다. 인덕터의 직렬연결에서의 총 인덕턴스는 각각의 인덕턴스 값의 합으로 구할 수 있었고, 병렬연결에서의 총 인덕턴스의 역수는 각각의 인덕턴스 값의 역수의 합으로 구할 수 있었다. 실험이 큰 오차 없이 너무나도 명확하게 측정이 잘 되어서 기분이 좋았다. 오실로스코프의 파형도 이론값에 근사하게 잘 그려져서 실험이 순조롭게 잘 진행되었다. 계산한 총 인덕턴스의 값에 약간의 오차가 존재하지만 아주 작은 오차며 계측기의 오차로 생각이 된다.- 오실로스코프의 파형만 측정 시과의 직렬연결만 측정 시과의 병렬연결- 계산과정?만 연결 시?만 연결 시?과의 직렬연결?과의 병렬연결3. 고 찰- 특히 이번 실험은 파형이 이론 값에 아주 근사하게 나와서 실험이 끝나고 기분이 참 좋았던 실험이었다. 인덕터는 직병렬 연결시 저항과 유사한 동작을 한다는 것을 알게되었고, DMM으로 재서 계산한 값과 오실로스코프를 통해 측정한 파형이 정확히 일치하는 동작을 한다는 것이 참 신기하고 기분이 좋았다. 어떻게 보면 당연한 결과이지만 실험을 통해서 직접 이론값을 눈으로 확인해본다는 사실이 기분을 좋게 만들었다. 오차도 크지 않아서 잘 진행된 실험인 것 같다. 미세하게 생긴 오차는 계측기에서 발생한 오차로 생각된다. 계측공학시간에 권광호 교수님이 계측기를 쓸 때 접촉하는 데에서 항상 오차가 발생한다고 들은 기억이 있다. 아마도 아무리 정확한 계측기라도 약간의 오차는 발생하기 마련인 것 같다. 그것을 제외한다면 참 잘 진행된 실험이었던 것 같다. 다음에 할 실험도 준비를 잘해서 오차를 최대한 줄이고 잘 진행하도록 신경써야겠다.
1. 실험 목적- 시정수의 개념을 이해한다- RC회로에서 저항을 통해 캐패시터가 충전되는 시간을 실험적으로 결정한다.- RC회로에서 저항을 통해 캐패시터가 방전되는 시간을 실험적으로 결정한다.- 캐패시터의 충방전 시간과 시정수 배수관계에 대해 알아본다.- 측정 오차의 원인을 생각해보고 규명한다.2. 기본 이론- 인가전압의 63.2%까지 캐패시터를 충방전 하는데 필요한 시간을 시정수라 한다.- RC회로에서 충방전시 시정수는로 같다.-시정수 식() 과 같이 충전과 방전속도는 저항 R 값과 캐패시터 C값으로 결정되며 그래프에서 충전시에는 최종 충전 전압 V의 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간을, 방전시에는 최초 전압 V의 36.8%로 떨어지는 데 걸리는 시간을 시정수 라고 한다.- 시정수에서 2배의 시간에서는 86%, 3배에서는 95%, 4배에서는 98%까지 충전된다. 시정수 5배인 시간이 되면 거의 완전충전상태인 99% 정도까지 충전된다.- 시정수의 5배에서 캐패시터는 완전 충방전 한다.- 캐패시터의 충방전시 RC회로에 전류를 흐르게 하는 전압는 인가전압과 캐패시터에 걸린 전압의 차이다. 식으로로 나타낼 수 있다.3. 실험결과 및 분석표 38-1- 위 결과에서 Power supply를 이용하여 구성한 RC회로에 커패시터에 걸린 전압이 12V가 되도록 한 후 시정수 식를 통해 구한 시정수의 배수 시간에 따라 떨어지는 전압을 알아보았다. 이때 저항과 전압계가 직렬로 연결 되어있으므로 내부저항을 고려해서 저항을 구하였다.를 이용하였다. 그래서 시정수 값이 9.45가 나와서 캐패시터를 12V까지 충전시킨후 방전을 하여 각 시정수의 배수마다 전압값을 측정하였다. 시정수 값은 전압의 63.2%가 되는 시간이라고 하였는데 방전시에는 남아있는 전압이 총 12V의 36.8%가 되어야 한다. 계산시 12의 36.8%는 4.416V가 나와서 측정값과 약간의 오차를 제외하곤 값이 잘 나왔다. 시정수의 배수로 값이 계속 떨어지는 것을 볼 수 있었는데 시정수의 5배이상으로 가니 거의 0에 근접한 수로 5배가 되면 99%이상 방전되는 것을 볼 수 있었다. 계산값과도 비슷하게 나왔으나 오차는 시간에 따른 측정을 할 때 계측기의 반응 속도나 측정자의 정확한 측정의 오차로 인한 것이다. 오차가 생기긴 하였지만 컴퓨터가 아닌이상 계산값과 정확하게 일치하는 것은 불가능하였다. 또한 시정수 구할 때 처음에 Power supply의 값이 13.2483V이었는데 측정하면서 값이 변동된 것을 알게되었다. 그래서 처음 파워의 값을 재고 다른 작업을 하다가 값이 변동된 것 같다. 그래서 13.2483V로 시정수를 구하면 9.61초가 나와야 하는데 9.45초로 구하였다. 이런 오차는 조금만 신중하였더라면 줄일 수 있었던 오차였는데 많이 아쉬움이 남았다.4. 고 찰- 계측기를 오랜만에 다뤄보아서 그런지 빵판에 회로를 구성하는데도 약간의 어려움이 있었다. 그리고 캐패시터는 처음 사용해보아서 좀 신기했다. 이번 실험에선 오실로스코프를 사용하지 않았는데 한번 사용해 보고싶다. 파형이 나오는 것을 보면 신기할 것 같다. 그리고 시정수배수에따라 측정할 때 시간에 맞춰서 하는게 참 어려웠던 것 같다. 사실 실험 전에는 시정수라는 것이 어떤 것이다 라는 것은 알겠었는데 확실히는 잘 개념이 잡히질 않았다. 하지만 직접 실험을 통해 구현해 보니 이제 시정수의 개념이 확실해 졌다. 역시 실험은 약간은 어렵기도 귀찮기도 하지만 이것을 통해서 어떤 이론에 대한 개념이 확실해 지는 것 같다. 1학기 실험도 그랬는데 2학기에는 더 열심히해서 회로의 이론들에 대해 완전히 배워야겠다. 2학기때는 더 어렵고 힘든 개념들이 많으니까 이 계측공학실험을 통해서 전기쪽의 기본을 확실히 배울 수 있을 것 같아 기대도 많이 된다.
A반 7조 2007270929 이중훈1. 실험 목적- 직렬연결한 캐패시터에서 회로에 걸린 전압이 각 캐패시터로 어떻게 분배되는지 확인한다.-에 분배된 전압이공식에 의해 전압분배가 되는지 확인한다.- 측정 오차의 원인을 생각해보고 규명한다.2. 실험결과 및 분석표 41-2- 이번 실험은 캐패시터의 직렬연결에서 전체전압이 각 캐패시터로 어떻게 분배되는 지를 알아보는 실험 이다. 1학기때 실험했던 직렬연렬일 때 저항의 전압분배 실험을 한 적이 있다. 그때 실험과 유사하게 실험이 진행되었다. 처음에는 0.047μF 과 0.1μF 두 캐패시터를 직렬연결하였고 그 이후 0.1μF 한게 추가해서, 0.047μF대신 0.47μF으로 교체한 후 실험을 실행하였다. 저항의 직렬연결에서는 저항의 총합이이었다. 따라서 각 저항에 걸리는 전압은 저항에 비례하여 나타났었다. 하지만 캐패시터에서는 총합이으로 나타나므로 각 캐패시터에 걸리는 전압은 그 역수에 비례하는 것을 알 수 있었다. 마치 병렬연결의 저항과 흡사한 동작을 하는 것을 볼 수 있었다. 캐패시터의 개수를 늘일수록 총 캐패시터의 값이 줄어드는 것을 볼 수 있다. 또한 실험값에서 각 캐패시터에 분배된 전압의 합이 파형발생기를 통해서 준 5V가 되지 않음을 볼 수 있었다. 이 이유는 교류전압이기 때문에의 식을 따르기 때문이다. 때문에 파형발생기에서 걸어준값이 5V이기 때문에 실제 회로에 걸리는 전압은 RMS 값인 3.54V가 되어야 함을 알 수 있다. 실제로 각 캐패시터에 분배된 전압 값들의 합을 하면 3.5V정도가 나옴을 볼 수 있다.- 계산과정?실험?실험?실험3. 고 찰- 어려움 없이 잘 진행 하였던 실험이었다. 1학기때 하였던 저항의 전압분배 실험의 연장선인 것 같다. 그때 실험을 통해서 개념을 확고히 잡았던 기억이 났다. 이번 실험 역시 캐패시터는 직렬연결에서 저항의 병렬과 유사한 작동을 하는 것을 알게 되었고 개념을 확고히 가질 수 있었다. 파형발생기의 작동방법을 몰라서 한동안 헤맸었는데 이제 좀 알 것 같다.값과의 값의 개념이 교류에서는 매우 중요하다는 사실도 또한 알게 되었다. 간단하지만 앞으로의 실험의 기초가 될 실험이라서 열심히 하였고 결과도 큰 오차 없이 잘 나왔다. 이번 실험은 간단하였지만 배운 것이 많았고 다음 실험도 기대가 된다.1. 실험 목적- 구형파의 파형측정을 통해 시정수의 충방전 시간을 알아본다.- 측정 오차의 원인을 생각해보고 규명한다.2. 실험결과 및 분석- 이 실험은 지난번에 하지 못했던 구형파를 통해 시정수 τ에 대하여 알아보는 것이다. 오실로스코프를 이용해 캐패시터가 그리는 파형을 측정하였다. 우리가 구한 시정수 τ = R×C = 2kΩ×0.1μF = 0.2ms였다. Time Constants가 1, 2, 3... 으로 갈 때 시정수 τ도 1배 2배 3배가 되는 것을 지난 시간을 통해서 알았었다. 캐패시터에 의해 생기는 파형은 충전시에 가파르게 올라가다 점점 수평이 되는
1. 실험 목적- 캐패시터를 직렬과 병렬로 연결시 총 캐패시턴스의 변화를 관찰한다.- 캐패시터를 직렬로 연결시가 되는지 실험적으로 확인한다.- 캐패시터를 병렬로 연결시가 되는지 실험적으로 확인한다.- 각 연결에 따른 총 캐패시턴스를 구하는 방법들을 알아본다.- 측정 오차의 원인을 생각해보고 규명한다.2. 실험결과 및 분석표 40-2- 함수발생기의 전원을 5Vrms로 하고 캐패시터를 2개 직렬로 연결했을 때와 3개 연결했을 때의 저항 10kΩ에 걸린 전압과 커패시터에 걸리는 전압을 각각 측정하였다. 그리고 그 값으로옴의 법칙을 이용해서 회로에 걸리는 전류를 계산하였다. 이때 용량성 리액턴스구하는 식를 이용하여 총리액턴스를 구하였다. 리액턴스를 구하면 식에 의해서 총캐패시턴스를 구할 수 있다. 이 실험에서는 캐패시턴스가 0.1μF한 개와 0.47μF 한 개를 직렬연결시킨 실험과 여기서 0.1μF 캐패시터를 하나 더 추가로 연결시킨 실험을 실행하였다. 캐패시터의 직렬연결이 늘어날수록 전체 총 캐패시턴스의 값은 줄어드는 것을 볼 수 있었다. 마치 직류회로의 저항의 연결에서 저항의 연결이 늘어날수록 총 저항의 값은 줄어들었던 것처럼 작동하였다. 방법 2로 실험을 진행하여 구한 총 캐패시턴스의 값이의 방법1로 구한 값과 거의 일치함을 볼 수 있었다. 결과값에서 저항값에 걸리는 전압의 값과 캐패시터에 걸리는 전압의 합이 전체 전압의 값을 넘어서는 것을 볼 수 있다. 이것은 캐패시터에서 전압을 구할 때 실수부와 허수부로 나뉘는데 실수부는 저항이 걸리는 부분을 말하고 허수부는 캐패시터에 걸리는 부분을 말한다 따라서 이 둘의 평행사변형 벡터합이 전압의 값이 된다. 실제로 두 전압의 값을 벡터합을 하면 4.9V의 값이 나오는 것을 볼 수 있다. 약간의 오차는 실험을 진행하면서 계측기기의 내부저항이나 다른 외부적인 요소 때문에 일어난 것으로 볼 수 있다. 실험을 통하여 캐패시터의 직렬연결시 총 캐패시턴스를 구하는 2가지 방법을 알 수 있었고, 캐패시터의 직렬연결을 증가시킬수록 총 캐패시턴스의 값은 줄어든다는 사실을 알게 되었다. 회로에서 마치 저항과 같은 역할을 하는 리액턴스의 값은 직렬연결시 늘어났고 그에 따른 전류의 흐름은 줄어드는 것을 볼 수 있었다. 또한 실험을 통하여
1. 실험 목적- RL 회로에 주파수의 변화가 전류와 임피던스에 미치는 영향을 조사한다.- RC 회로에 주파수의 변화가 전류와 임피던스에 미치는 영향을 조사한다.- 측정 오차의 원인을 생각해보고 규명한다.2. 실험결과 및 분석표 47-2- 이 실험은 RL회로에서 인가전압이 일정한 상태에서 주파수를 변화시킴에 따라서 저항에 걸리는 전압의 크기의 변화와 그에 따른 회로의 전류의 크기 변화를 알아보는 실험이다. 그 변화에 따른 임피던스의 변화도 또한 관심대상이다. 회로의 인가전압은 10로 일정하게 하고 1kHz부터 10kHz까지 차례로 1kHz씩 변화시키며 그에 따른 전류의 크기변화와 임피던스의 크기 변화를 관찰하였다. 주파수의 크기를 점점 크게 할수록 저항에 걸리는 전압의 크기가 줄어드는 것을 볼 수 있다. 전압의 크기가 줄어드니 회로의 전류의 값도 점점 줄어드는 것을 볼 수 있다. 인가전압이 같은데 전류의 흐름이 줄어드는 것을 보니 전류의 흐름을 방해하는 임피던스의 값은 자연스럽게 커짐을 알 수 있다. 실험결과 역시 임피던스가 점점 커짐을 볼 수 있었다. 이것은 인덕터의 리액턴스 구하는 식이 성립하는 것을 확인할 수 있다. 인덕터의 값이 일정할 때 주파수의 값이 커지면 리액턴스가 커짐을 볼 수 있고 임피던스 구하는 공식에 따라 임피던스 역시 커지는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 RL회로에서는 주파수의 크기가 커지면 임피던스 값이 커지고 전류의 값은 감소하는 것을 알 수 있었다.- 계산과정? 1kHz? 5kHz? 10kHz- 오실로스코프의 파형주파수파 형1kHz5kHz10kHz오실로 스코프 파형에서도 전압의 값이 주파수가 커짐에따라 점점 감소하는 것을 볼 수 있다.표 47-3- 이 실험은 위의 RL회로와 마찬가지로 RC회로에서 인가전압이 일정한 상태에서 주파수를 변화시킴에 따라서 저항에 걸리는 전압의 크기의 변화와 그에 따른 회로의 전류의 크기 변화, 임피던스 변화를 알아보는 실험이다. 회로의 인가전압은 10로 일정하게 하고 1kHz부터 10kHz까지 차례로 1kHz씩 변화시키며 그에 따른 전류의 크기변화와 임피던스의 크기 변화를 관찰하였다. 주파수의 크기를 점점 크게 할수록 저항에 걸리는 전압의 크기가 점점 증가하는 것을 볼 수 있었다. 전압의 크기가 증가하니 회로의 전류의 값도 점점 증가하는 것을 볼 수 있었다. 인가전압이 같은데 전류의 흐름이 증가하는 것을 보니 전류의 흐름을 방해하는 임피던스의 값은 자연스럽게 감소함을 알 수 있다. 실험결과 역시 임피던스가 점점 작아짐을 볼 수 있었다. 이것은 인덕터의 리액턴스 구하는 식이 성립하는 것을 확인할 수 있다. 인덕터의 값이 일정할 때 주파수의 값이 커지면 리액턴스가 작아짐을 볼 수 있고 임피던스 구하는 공식에 따라 임피던스 역시 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 RC회로에서는 주파수의 크기가 커지면 임피던스 값이 작아지고 전류의 값은 증가하는 것을 알 수 있었다. 오실로스코프의 파형에서도 전압의 주파수의 값에 커짐에 따라 전압의 값 즉 진폭이 커짐을 눈으로 확인 할 수 있었다.- 계산과정? 1kHz? 5kHz? 10kHz- 오실로스코프의 파형주파수파 형1kHz5kHz10kHz오실로 스코프 파형에서도 전압의 값이 주파수가 커짐에따라 점점 증가하는 것을 볼 수 있다.3. 고 찰- 이 실험은 이미 각 회로에서의 임피던스 구하는 공식을 알고 있었기 때문에 결과 값을 어느정도 예측하면서 실험을 진행할 수 있었다. 그래서 좀 더 수월하게 끝낼 수 있었던 실험이었다. 많은 값을 직접 실험 하는 점 때문에 시간은 좀 지체하긴 했지만 어렵지 않은 실험이었다. 무엇보다 직접 실험을 통해 값을 측정하고 그 값이 이론 값과 맞아 떨어지는 것이 참 기분이 좋았다. 실험의 묘미가 이런 것이 아닌 가 싶다. 처음엔 회로 구성도 너무 어려웠지만 실험을 거듭할수록 익숙해가는 것 같다. 그래도 방심하지 말고 매 실험에 최선을 다해야겠다.A반 7조 2007270929 이중훈1. 실험 목적- 직렬 LC 회로의 공진주파수을 실험적으로 결정한다.- 직렬 LC 회로의 공진주파수은임을 실험적으로 확인한다.- 직렬 LC 회로의 주파수응답곡선을 실험적으로 결정한다.- 측정 오차의 원인을 생각해보고 규명한다.2. 실험결과 및 분석표 52-1- L과 C가 일정한 LC회로에서 공진주파수 공식를 이용하여 계산한 주파수 값을 구하였고 실제로 주파수를 변화시키면서 공진이 일어나는 주파수 즉 전압이 가장 커지는 주파수를 실험적으로 찾았다. 위의 표에서 Measured에 써 있는 값은 실험적으로 구한 주파수의 값을 DMM을 이용해서 찍어놓은 것이다. 다음의 오실로스코프의 그래프와 DMM을 통한 전압값을 보면 공진되었을 시에 전압 값이 가장 커짐을 알 수 있다.- 오실로스코프의 파형L=0.01μF파 형공진주파수보다 작은 값 14kHz전압3.1722VL=0.01μF파 형공진주파수값 14.4kHz전압3.1760V공진주파수보다 큰 값 15kHz전압3.1715V공진시 전압이 가장 큼을 볼 수 있다.L=0.0033μF파 형공진주파수