8장 커패시터와 인덕터 예비

소개글

8장 커패시터와 인덕터 예비에 대한 보고서 자료입니다.

목차

8.1 실험 주제
8.2 실험 장비
8.3 실험을 위한 기초 이론
8.4 실험

본문내용

패시터를 병렬로 연결할수록 가 증가한다.
(8.3)
8.3.2 인덕터
인덕터는 나선 모양으로 감아서 만들며, 코일에 교류전류를 흘려주면, 전류 변화를 억제하는 방향으로 전압이 발생된다. 이 전압을 유도전압이라고 하고, 인덕터가 유도전압을 생성하는 정도를 인덕턴스라고 한다. 인덕턴스의 단위는 헨리(H)가 사용된다.
[그림 8-10] 인덕터
인덕터의 특성은 대부분 커패시터와 반대다. 직류전압을 인가하면, 전류의 변화가 없으므로 아무런 특성도 나타내지 않는다. 반면에 교류전압을 인가하면 전류변화를 억제하기 위해 유도전압을 만들기 때문에 교류전류의 흐름은 방해를 받는다.
인덕터의 종류
■ 코어에 따른 인덕터
인덕터는 코어의 종류나 코일을 감는 방법에 따라 구분한다. 코어의 종류에 따라 공심, 철심, 자심 인덕터 등이 있다.
공심 인덕터는 코일을 길게 감아도 높은 인덕턴스를 얻기 어렵고, 오히려 저항만 커지는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 철이나 자성체를 코어로 사용하는 인덕터가 만들어 졌다.
[그림 8-11] 공심 인덕터, 철심 인덕터, 자심 인덕터
■ 권선 방법에 따른 인덕터
인덕터는 권선 방법에 따라 솔레노이드, 토로이달 형으로 구분한다. 솔레노이드형은 나선형으로 도선을 감은 인덕터이고, 토로이달형은 시작과 끝부분이 마주보도록 원모양으로 도선을 감은 인덕터이다. 누설자속이 적어 효율이 좋고, 소형으로 큰 인덕턴스를 얻을 수 있는 장점이 있다.
[그림 8-12] 솔레노이드형 인덕터, 토로이달형 인덕터
■ 가변형 인덕터와 칩 인덕터
인덕터의 인덕턴스 값을 바꿀 수 있는 가변형 인덕터가 있다. 그리고 표면실장이 가능한 칩 형태의 인덕터도 많이 사용된다. 칩은 공간을 줄일 수 있고, 큰 인덕턴스를 얻기 쉬우며, 고주파에 대한 특성이 우수하다는 장점이 있다.
[그림 8-13] 가변형 인덕터, 칩 인덕터
인덕터의 회로 심벌
[그림 8-14]은 인덕터의 회로 심벌이다. 왼쪽은 일반적인 회로 심벌이고, 오른쪽은 가변형 인덕터이다.
[그림 8-14] 인덕터의 회로 심벌
인덕터의 직렬연결 및 병렬연결
■ 직렬연결
[그림 8-15] 인덕터의 직렬연결
(8.4)
■ 병렬연결
[그림 8-16] 인덕터의 병렬연결
(8.5)
인덕터를 병렬로 연결할수록 는 감소 한다.
리액턴스
저항은 직류와 교류에 관계없이 전류를 억제 하는 부품이지만, 커패시터와 인덕터는 주로 교류에 반응 하여 저항을 나타낸다. 이를 리액턴스라 한다. 커패시터에 의한 것을 용량성 리액턴스(), 인덕터에 의한 것을 유도성 리액턴스()라 한다. 단위는 을 사용한다.
■ 용량성 리액턴스
( 는 주파수, 는 커패시턴스) (8.6)
커패시터에 직류전원이 연결되면, 매우 짧은 시간 충전을 위한 전류가 흐르고 충전 후에는 전하의 이동이 없으므로 전류는 차단된다. 직류일 때 =0이 된다. 따라서 의 저항 값은 무한대()가 된다. 이는 커패시터에 의해 직류 전류가 완전히 차단됨을 나타낸다.
■ 유도성 리액턴스
인덕터는 직류에 대해서는 아무 특성도 나타내지 않는다. 반면에 교류에 대해선 전류를 억제한다.
(8.7)
즉, 인덕터는 직류에 대해서는 도선에 불과하다. 반면에 교류에 대해서 은 주파수 에 비례하는 저항 값을 나타낸다.
8.4 실험
8.4.1 커패시터 용량을 읽는 법
[표 8-2]에 나타낸 커패시터의 용량을 읽어 기록하라.
[표 8-2] 커패시터 읽기
표시숫자
용량
허용 오차
105C
10[] = 1[] = 1[]
0.25[]
224K
22[] = 0.22[] = 0.22[]
10%
336F
33[] = 33[]
1%
221G
22[]
2.0[]
8.4.2 용량에 따른 리액턴스 변화
커패시턴스
(1) 회로를 구성한 뒤 교류전압 V1으로 20, 1[]의 정현파를 인가하라.
[그림 8-17] 실험 회로(커패시턴스)
(2) R1=1.2[KΩ], 커패시터 C1=0.1[㎌]이다. 저항에 걸린 전압 과 을 오실로스코프로 [표 8-3]에 기록한다. 그리고 커패시터를 다른 용량으로 바꾸고, 과 을 측정하여 표에 기록하라.
용량에 따른 의 변화 (왼쪽 위에서부터 0.1uF, 0.22uF, 0.47uF, 1uF이다.)
용량에 따른 의 변화 (왼쪽 아래에서부터 0.1uF, 0.22uF, 0.47uF, 1uF이다.)
인덕턴스
(1) 회로를 구성한 뒤 V1으로 20, 10[]의 정현파를 인가한다.
[그림 8-18] 실험 회로(인덕턴스)
(2) R1=1.2[KΩ], 인덕터 L1 = 2.2[]이다. 과 을 오실로스코프로 측정하여 기록한다. 인덕터를 다른 용량으로 바꾸고 과 을 측정하여 표에 기록하라.
용량에 따른 의 변화 (왼쪽 아래에서부터 2.2mH, 4mH, 10mH, 20mH이다.)
용량에 따른 의 변화 (왼쪽 위에서부터 2.2mH, 4mH, 10mH, 20mH이다.)
8.4.3 주파수에 따른 리액턴스의 변화
[그림 8-19] 실험 회로
용량성 리액턴스의 변화
(1) [그림 8-19]와 같이 회로를 구성한다. 교류전원 V1으로 20. 1[]의 정현파를 인가하라.
(2) R1=1.2[KΩ], 커패시터 C1=0.1[㎌] 이다. 과 을 오실로스코프로 측정하여 기록하라.
(3) V1의 주파수를 표와 같이 바꾸고, 과 을 측정하여 표에 기록하라.
(4) 주파수에 따른 의 변화를 그려라.
의 용량 증가 감소 감소라는 결과를 얻을 수 있다.
참고
유도성 리액턴스의 변화
(1) [그림 8-19]의 회로에서 커패시터 대신 10[mH]의 인덕터 L1을 연결하라.
(2) 교류전원 V1은 위와 동일하게 인가한다. 과 을 오실로스코프로 측정하여 기록하라.
(3) V1의 주파수를 바꾸고, 과 을 측정하여 표에 기록하라.
(4) 주파수에 따른 의 변화를 그려라.
실험 방법 이해하기
저항의 일종인 리액턴스 값이 바뀌면, 옴의 법칙에 따라 커패시터 및 인덕터에 걸리는 전압이 바뀐다는 사실(즉, 또는 과 리액턴스는 서로 비례)에 근거한 것이다. 실제로 리액턴스 값을 구하려면, 멀티미터로 전류와 전압을 측정하고 계산하는 과정이 필요하다. 이번 실험에서는 이러한 복잡함을 피하기 위하여 과 의 변화를 이용해 리액턴스의 변화를 확인할 수 있도록 실험을 구성하였다.

키워드

기초,   전자회로실험,   실험,   보고서