교류회로소자(인덕터,커패시터)의 특성

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 사용기기 및 부품

4. 이론

5. 모의 실험

본문내용

ability)들이 클수록 큰 값이 된다.
인덕터 양단 사이의 전압은 전류의 흐름을 억제하는 방향으로 유기되며, 인덕터에서 전류의흐름을 억제하는 정도를 유도성 리액턱스(inductive reactance)라 하고 XL로 표시하며, MKS단위는 옴( )이다. 인덕터의 유도성 리액턴스 XL은
XL=2 f L (14-2)
로 표시된다. 여기서 f 는 주파수, LDMS 인덕터스이다. 유도성 리액턴스는 주파수에 비례해서 증가하고 주파수가 0인 경유, 즉 직류에 대해서는 XL=0 이므로 인덕터는 단락 회로와 같이 동작한다.
인덕터의 전압 VL 과 인덕터에 흐르는 전류 I와의 관계를 리액턴스 성분으로 표현하면 다음과 같다.
VL=XL * I (14-3)
인덕터의 인덕턴스 값을 그림 14.1과 같은 간단한 회로를 이용하여 측정할 수 있다.
그림 14.1 XL의 측정을 위한 회로
그림 14.1에서 저항 소자 양단의 전압을 측정한 값이 VR이면 저항에 흐르는 전류 I는
(14-4)
이고 인덕터 양단의 전압을 측정한 값이 VL 이면 식(14-3),(14-4)로부터 유도성 리액터스 XL을 구할 수 있다. 즉,
(14-5)
또한 식 (14-2),(14-5)로부터
(14-6)
이므로 인덕턴스 값을 구할 수 있다.
인덕터가 직렬 또는 병렬로 연결되었을 때 합성 인덕턴스는 저항이 직렬 또는 병렬로 연결된 경우와 같은 형태의 결과가 된다.
인덕턴스를 직렬로 합성하면
LT = L1+L2+L3+......+Ln (14-7)
병렬로 합성하면
1/LT = 1/L1+1/L2+1/L3+...+1/Ln (14-8)
이 된다.
2 커패시터
인턱터가 도산과 도체 사이의 전류와 자속의 변화에 대한 상호 작용을 이용한 소자라면, 커패시터(capacitor)는 절연체나 유전체를 도체판 사이에 넣었을 때의 전하 축적 현상을 이용한 교류 회로 소자이다.
공기나 종이와 같은 유전체는 자유 전자가 절연체를 통하여 흐를 수 없으므로 전하(electric charge)를 축적할 수 있다. 이 때 전하는 반드시 전원에 의해 공급된다. 커패시턴스(capacitance)는 전하를 축적할 수 있는 유전체의 능력을 말하며 커패시터에 흐르는 전류와 커패시터 양단 사이의 전압에 대한 시간 변화율의 비와 같다.
ic=C*dvc/dt (14-12)
여기서, vc는 커패시터 양단 사이의 전압, ic는 커패시터에 흐르는 전류이다. 커패시턴스는 C로 표시하고, MKS단위는 패럿(farad: F)이다.
식 (14-12)의 양변을 적분하면 다음과 같은 식을 유도할 수 있다.
Q=CV (14-13)
이 식은 커패시터에 축적되는 전하량 Q는 인가 전압 V에 비례해서 증가하며, 커패시턴스가 크면 클수록 더 많은 전하를 축적할 수 있음을 의미한다. 커패시턴스는 평판형 커패스터일 경우 도체 사이의 유전체의 유전율(permittivity)과 도체판의 면적에 비례하고 두 도체판 사이의 거리에 반비례한다.
저항 회로와 마찬가지로 커패시터가 포함된 교류 회로에서 커패시터에 흐르는 전류의 흐름을 방해하는 정도를 용량성 리액턴스(capacitive reactance)라 하고 XC로 표시하며, MKS 단위는 옴( )이다. 커패시터의 용량성 리액턴스 XC는
Xc=1/2 f C (14-14)
이다. 용량성 리액턴스는 주파수에 반비례해서 증가하면 주파수가 0인 경우, 즉 직류 회로에 대해서는 Xc= 이므로 커패시터는 마치 개방 회로와 같이 동작한다.
커패시터의 양단 전압 Vc와 커패시터에 흐르는 전류 I와의 관계를 리액턴스 성분으로 표현하면 다음과 같다.
Vc=Xc*I (14-15)
커패시터의 커패시턴스 값을 그림 14.3과 같은 회로를 이용하여 측정할 수 있다.
그림 14.3 Xc의 측정을 위한 회로
그림 14.3에서 저항 소자 양단의 전압을 측정한 값이 VR이면
I=VR/R (14-16)
이고, 커패시터 양단의 전압을 측정한 값이 Vc이면 식 (14-15)와 (14-16)으로부터 용량성 리액턴스 Xc를 구할 수 있다. 즉,
Xc= Vc/ I = Vc*R/VR (14-17)
가 된다. 식 (14-14)와 (14-17)로부터
C= 1 / 2 fXc = 1/2 fR * VR/Vc (14-18)
이므로 식 (14-18)을 이용하여 커패시턴스 값을 구할 수 있다.
커패시터를 병렬로 합성하면
CT = C1+C2+C3+......+Cn
직렬로 합성하면
1/CT = 1/C1+1/C2+1/C3+...+1/Cn
이 된다.
5.모의 실험
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)

키워드

교류회로소자의 특성,   인덕터,   커패시터,   인덕턴스,   커패시턴스,   PSpice