기초회로실험 - RL 회로및 RC회로

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RC회로
커패시터 양단의 전압이 인 정현파일 경우, 커패시터에 흐르는 전류는 에서 가 된다. 그러므로 커패시터에서 정현파 전압과 전류의 크기비 는 가 되어 주파수와 커패시터의 용량에 반비례 하고, 전류파형의 위상은 공급된 전압의 파형보다 90 앞선다는 것을 알 수 있다. 그림 9.12에 정현파에 대한 커패시터의 전류, 전압 및 커패시터가 소모하는 전력의 위상관계를 나타내었으며, 이상적인 커패시터의 경우 평균전력 [1]이 0이 되어 커패시터는 에너지를 소비하지 않음을 알 수 있다.
교류회로에서 커패시터 양단에 걸리는 전압과 커패시터에 흐르는 전류의 비 를 용량성 리액턴스(capacitive reactance) 라고 하며, 단위는 저항과 마찬가지로 옴()을 쓴다. 그러므로 커패시터에서 정현파 전원이 인가된 경우 전압과 전류의 비는 []로 표시할 수 있다. 그러므로 커패시터는 동작 주파수에 따라 그 저항성분이 변화하며, 저항값이 허수인 저항기로 생각할 수 있다.
그림 9.12 교류회로에서의 커패시터의 전류, 전압, 전력
교류회로에서 커패시터와 저항으로 구성된 회로를 해석하는 방법에 대하여 알아보자. 교류회로에서 커패시터는 저항값이 인 저항기로 생각하고 일반적인 저항회로로 해석하면 된다. 그림 9.13의RC병렬회로를 예로들면 다음과 같다.
그림 9.13 교류전원과 RC 병렬회로
그림 9.13의 회로를 해석하기 위해서 먼저 회로를 저항회로로 변환을 한다. 이것은 를 의 저항으로 교체를 하면된다. 전원에 연결된 등가부하저항 은 다음과 같이 표현된다. 일반적으로 저항성분에 허수항이 있는 경우 이것을 임피던스(impedance)라고 하고 기호로는 주로 로 표현을 한다.
등가 임피던스를 크기와 위상성분으로 변형을 하여 표현을 하면
이 된다. 그러므로 회로의 전체 전류 는
가 된다. 회로의 전류 와 전원전압 의 위상관계를 살펴보면 부하가 순수한 저항성분이 아니기때문에 서로 위상이 [도] 어긋난다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 방법으로 와 를 구하면 다음과 같다.

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