[물리실험][예비+결과]RLC공진회로

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본문내용

절하여 출력전압이 최소가 되는 지점을 체크 한 후 주파수를 측정한다.
실험 2: LC 병렬 공진 회로
1. 아래그림과 같이 회로도를 구성한다.
2. 주파수를 조절하여 출력전압이 최고가 되는 지점을 체크 한 후 주파수를 측정한다.
실험 3: R L C 직렬 공진회로
1. 아래그림과 같이 회로도를 구성한다.
2. 공진주파수의 0.1배부터 10배까지 주파수를 올려주며 출력전압을 측정한다.
실험 4: R L C 직렬 공진회로
1. 아래그림과 같이 회로도를 구성한다.
2. 공진주파수의 0.5배부터 2배까지 주파수를 올려주며 출력전압을 측정한다.
● 측정 결과 및 분석
< 측 정 결 과 >
실험 1: LC 직렬 공진 회로
이론값 :fo = 1 / 2π = 8760
실험 2: LC 병렬 공진 회로
이론값 :fo = 1 / 2π = 8760 Hz
실험 3: R L C 직렬 공진회로
표 2) 실험3 측정 결과
주파수
0.1fo
0.2fo
0.5fo
0.9fo
fo
1.1fo
2fo
5fo
10fo
출력전압(V)
0.336
0.624
1.02
1.13
1.14
1.14
1
0.616
0.334
Vo/Vi
0.295
0.547
0.895
0.99
1
1
0.877
0.54
0.293
ω0(이론값) = 55048
Q0(이론값)
Q0(실험값)
B w(이론값)
B w(실험값)
실험 4: R L C 직렬 공진회로
표 3) 실험4 측정 결과
주파수
0.5fo
0.9fo
0.95fo
0.98fo
fo
1.02fo
1.05fo
1.1fo
2fo
출력전압(V)
1.05
0.64
0.6
0.592
0.58
0.6
0.62
0.7
1.2
Vo/Vi
0.875
0.533
0.5
0.493
0.483
0.5
0.517
0.583
1
< 분 석 >
실험 1: LC 직렬 공진 회로
=> LC 직렬 공진회로에서는 공진주파수를 이론적으로 구한 결과 8760 Hz가 나왔고 실험으로 주파수를 변화 시키면서 출력 전압이 가장 작은 주파수(공진 주파수)를 직접 측정한 결과 8897 Hz가 나왔다. 거의 비슷 한 수치가 나왔지만 130Hz 정도의 차이가 나타났다. 이것은 기생성분의 영향 때문이라 생각한다.
실험 2: LC 병렬 공진 회로
=> LC 병렬 공진회로에서도 공진주파수를 이론적으로 구한 결과 8760 Hz가 나왔고 실험으로 주파수를 변화 시키면서 출력 전압이 가장 큰 주파수(공진 주파수)를 직접 측정한 결과 8772 Hz가 나왔다. 거의 비슷 한 수치가 나왔지만 12Hz 정도의 미세한차이가 나타났다. 이것 또한 기생성분의 영향 때문이라 생각한다.
실험 3: R L C 직렬 공진회로
=> R L C 직렬 공진회로에서는 capacitor 와 inductor가 공진 주파수에서 Z = 0에 가까운 값을 가지므로 저항 에 Z가 많이 걸리므로 이에 따라 전압도 많이 걸리게 되고 공진주파수를 축으로 주파수가 점점 낮아지면 출력전압도 점점 낮아지고 주파수가 점점 높아지면 출력 전압도 점점 높아지는 현상이 나타났다.
또한 Qo를 이론적으로 계산한 값은 약 0.55정도였고, 실제 측정한 값 은 0.33이었다. 약 0.22정도의 차이 가 났는데 그 이유는 공진 주파수에서의 Q값은 저항 R에 반비례하는데 저항 R이 LC의 손실 성분에 따른 저항 r과 부하 저항의합으로 주어져 R =+r이 되었다고 하면, 부하 저항이 추가되면서 Q값 이 작아짐을 알 수 있다. 그러므로 BW 값도 이론값보다 실험값이 작아짐을 알 수 있다.
실험 4: R L C 직렬 공진회로
=> R L C 병렬 공진회로에서는 capacitor 와 inductor가 공진 주파수에서 Z = ∞에 가까운 값을 가지므로 capacitor와 inductor에 Z가 많이 걸리므로 이에 따라 저항에는 전압이 적게 걸리게 되고 capacitor와 inductor 양단에 전압이 많이 걸리게 되고 공진주파수를 축으로 주파수가 점점 낮아지면 출력전압은 점점 높아지고 주파수가 점점 높아지면 출력 전압은 점점 낮아지는 현상이 나타났다.
또한 Qo와 Bw의 이론값과 실제적인 측정한 값이 엄청난 차이가 나타나는 것을 확인 할 수 있었는데 이것 은 기생저항이 Giga이상의 주파수에서 영향을 미치는데 우리가 실험한 주파수는 아무리 커봐야 Mega보다 작은 단위였기 때문에 실제로 측정한 값에 기생저항이 영향을 미치지 못하여 이론값과 상당히 많은 차이 가나는 값이 나왔다고 생각한다.
- 참 고 문 헌 -
[1] 김상배 저, 기초 전기전자실험(개정판), 홍릉과학출판사

키워드

공진,   주파수,   물리실험,   RLC,   회로,   임피던스,   전류