[한양대 에리카 A+]일반물리학실험2 RLC 회로 실험

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 저항형 회로
2) 용량형 회로
3) 유도형 회로
4) RLC 회로

3. 실험 방법

4. 분석 및 토의

5. 실험 결과

6. 과제용 질문 해결
1) inductor에서 큰 주파수의 신호가 가해질수록 저항효과가 커지는 이유
2) 각 주파수에 대해 측정한 를 이용하여 위상차를 구하는 계산과정

7. 참고문헌

본문내용

위상차의 평균은 1.34rad으로 76.8°이다. 이론에 의해 용량형 회로에서 전류와 전압은 90° 위상차가 발생하고 전류가 전압보다 최대값에 먼저 도달하게 된다. 따라서 실제 실험에서 나온 위상차는 이론에 의한 위상차보다 작게 나타났다. 용량형 회로 실험에서 주파수가 증가할수록 전류는 증가하고 측정 저항은 줄어드는 경향이 나타났다. 수식 3에 의해 저항은 주파수에 반비례하고 전류는 주파수에 비례하기 때문에 이와 같은 경향이 나타나게 된다.
유도형 회로에서의 코일 인덕턴스는 이다. 측정 저항의 평균값은 16.90Ω이고 이론 저항의 평균값은 15.46Ω이다. 오차 평균 10.611%로 나타났다.
위상차의 평균은 1.215rad으로 69.6°이다. 이론에 의해 유도형 회로에서는 전류와 전압 그래프는 90°의 위상차를 갖고 전압이 전류보다 먼저 최대값에 도달한다. 용량형 회로에서와 마찬가지로 이론값보다 실제 실험 위상차값이 더 작게 나타났다. 유도형 회로 실험에서는 수식 7과 수식 8에 의해 전류가 주파수에 반비례하고 전압이 주파수에 비례하는 경향이 나타났다. RLC회로 실험에서 공진주파수는 96.75Hz로 나타났다.
공진주파수에서 실행한 실험에서의 측정 임피던스는 111.75Ω이고 이론값은 100.12Ω으로 오차는 11.62%이다. 공진주파수에서 위상차는 발생하지 않았다.
공진주파수보다 10배 큰 주파수에서 실행한 실험에서의 측정 임피던스는 125.95Ω이고 이론 임피던스는 111.51Ω이다. 오차는 12.9%이다.
공진주파수보다 10배 큰 주파수에서의 실험에서는 위상차가 발생하였으며 전압이 전류보다 먼저 최대값에 도달하였다.
공진주파수보다 10배 작은 주파수에서 실행한 실험에서의 측정 임피던스는 125.75Ω이고 이론 임피던스는 111.51Ω이다.
공진주파수보다 10배 작은 주파수에서의 실험에서는 위상차가 발생하였고 전류가 전압보다 먼저 최대값에 도달하였다. 공진주파수보다 주파수가 작은 실험에서는 전류가 전압보다 먼저 최대값에 도달하고 공진주파수보다 주파수가 큰 실험에서는 전압이 전류보다 먼저 최대값에 도달하는 이유는 이론에 의해 각진동수가 작은 영역에서는 용량형 반응저항이 지배적이고 각진동수가 큰 영역에서는 유도형 반응저항이 지배적이기 때문이다.
6. 실험 결과
회로를 이용하여 전류와 전압 그래프의 위상차를 구할 수 있고 공진주파수를 구할 수 있다.
7. 과제용 질문 해결
7.1 inductor에서 큰 주파수의 신호가 가해질수록 저항효과가 커지는 이유
수식 8을 변형하면 으로 나타낼 수 있다. 이를 통해 저항과 주파수의 관계가 비례한다는 것을 알 수 있다. 따라서 저항과 주파수가 비례하기 때문에 주파수가 커질수록 저항 효과 커진다.
7.2 각 주파수에 대해 측정한 를 이용하여 위상차를 구하는 계산과정
·용량형 회로
·유도형 회로
8. 참고문헌
-일반물리학2/개정 11판/Jearl Walker 외 2명/253~259, 284~296pages/
유도기와 유도용량, 자체유도, 세 간단한 회로의 강제진동, 직렬 RLC 회로

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