일반전자공학실험-실험 #6 저항 회로 및 중첩의 원리

본문내용

수가 정확히 일치되지 않기 때문으로 추측된다.
7. 주어진 가변저항의 최대 및 최소 저항치를 측정한다.
▲ 최대저항치 : 2.986 ㏀
▲ 최소저항치 : 0.000 ㏀
8. 주어진 가변저항을 이용하여, 저항값 대 turn 수를 plot 하고 그 관계가 선형적인지 확인한다.
turn 수
1/4
1/2
3/4
저항값
0.874㏀
1.804㏀
2.766㏀
이론치
0.874㏀
1.743㏀
2.622㏀
오 차
0.000㏀
0.061㏀
0.144㏀
▲ 가변저항의 한계가 약 3㏀, 오차가 5%라 할 때, 오차는 약 150Ω이므로 위의 오차는 거의 무시되어질 수 있다. 따라서 주어진 가변저항은 turn 수에 대하여 그 관계가 거의 선형적이다.
9. 아래와 같은 브리지회로(bridge circuit)를 구성한다. 그림에 표시된 전류계가 0A를 나타내도록 가변저항을 조절하고, 이때의 R1, R2, R3, R4의 저항값들을 기록한다. 그림에 표시된 전류 I가 0이기위한 R1, R2, R3, R4 사이의 관계식을 구하고, 실제로 이 관계식이 성립하는지 확인한다.
저항(㏀)
측 정 치
이론치
오 차
1
2
3
4
5
평 균
R1
0.964
0.964
0.963
0.964
0.963
0.964
1.000
-0.036
R2
2.567
2.569
2.569
2.568
2.569
2.568
3.000
-0.432
R3
0.100
0.099
0.100
0.100
0.100
0.100
0.100
0.000
R4
0.287
0.287
0.288
0.287
0.287
0.287
0.300
-0.013
▲ 저항에서 보여지는 오차는 그 각각의 허용범위를 벗어나지 않으므로 이상이 없다고 판단되어진다.
▲ 전류 I가 0이기위한 R1, R2, R3, R4 사이의 관계식
▲ 이론적 계산값인 300Ω의 오차를 5%라 보면, 그 값이 약 15Ω이다.
위의 실험치에서 약 20Ω의 오차를 보이는데, 10%오차 허용범위내에서는 거의 맞아 떨어지는 값이된다. 따라서 위 관계식은 성립한다고 볼수 있다.
10. 아래와 같은 브리지회로를 구성하고, 그림에 표시된 전압 V4가 V2와 같게 되도록 가변저항을 조절하고 이때의 R1, R2, R3, R4의 저항값들을 기록한다. 전압 V4가 V2와 같기 위한 R1, R2, R3, R4 사이의 관계식을 구하고, 실제로 이 관계식이 성립하는지 확인한다.㏀
측 정 치
이론치
오 차
1
2
3
4
5
평 균
R1
10.013
10.014
10.013
10.013
10.014
10.013
10.000
0.013
R2
2.012
2.013
2.012
2.013
2.013
2.013
2.000
0.013
R3
2.016
2.016
2.016
2.017
2.016
2.016
2.000
0.016
R4
0.392
0.393
0.392
0.392
0.393
0.392
0.400
-0.008
▲ 저항에서 보여지는 오차는 그 각각의 허용범위를 벗어나지 않으므로 이상이 없다고 판단되어진다.
▲ V2 = V4 이기위한 R1, R2, R3, R4 사이의 관계식
▲ 이론적 계산값인 4㏀의 오차를 10%라 보면, 그 값이 약 400Ω이다.
위의 실험치에서 약 133Ω의 오차를 보이는데, 10%오차 허용범위내에서는 거의 맞아 떨어지는 값이된다. 따라서 위 관계식은 성립한다고 볼수 있다.
4. 연습문제
1. 중첩의 원리가 성립할 수 있는 조건을 설명하라.
응답이 전원합수에 비례하지 않을때에는 중첩의 원리를 적용할 수 없고, 전력은 전류나 전압의 제곱에 비례하므로 전력계산에도 중첩의 원리를 적용할 수 없다. 또한 종속전원을 포함한 회로에 중첩의 원리를 적용할 때에는 종속전원은 그대로 두고 독립전원만 개별적으로 인가할 때의 응답을 합한다.
2. 가변저항의 종류를 조사하고, 그 용도에 관하여 설명하라.
▲ 습동저항기
- 자기원통위에 저항선을 감고 그 외면에 장치한 습동접촉자를 이동 시켜 저항을 변동시키는 가변저항기.
- 단심식과 쌍심식이 있음.
- 쌍심식은 단심식에 비해 가감할 수 있는 저항값이 넓고 실험용으 로 편리함
- 저항선의 재료는 철선이용.
▲ 노치붙임저항기
- 다수의 고정저항을 직렬로 연결하고, 노치위에 접촉자를 이동시켜 서 저항값을 변화시키는 가변저항기.
- 회로 전류가 큰 곳, 예를 들면, 철도용 전동기에 직렬로 넣는 경우 가 있음.
- 노치식에서 저항값의 변화는 계단적으로밖에 할 수 없음.
- 저항선의 재료는 철선이나 주철이 사용됨.
▲ 액체저항기
- 탄산소다 또는 식염용액에 2개의 전극을 넣고 용액속에 담그는 전 극의 깊이를 가감하여 저항값을 연속적으로 변화시킬 수 있음.
3. 중첩의 원리를 이용하여 다음의 회로에 나타난 전압 및 전류의 값을 구하라.
▲ 전압원을 고려한 회로의 전압/전류
▲ 전류원을 고려한 회로의 전압/전류
▲ 위 두 결과를 합한 최종 결과치
4. 다음의 두 회로가 동일한 회로가 되기위한 R4의 저항값을 계산하고 그 이유를 설명하라.
▲ 다음의 두 회로가 동일한 회로가 되기위한 R4의 저항값
▲ 위의 브리지회로에서 많은 경우 저항이 직렬로 연결된 지로 사이에 전류계를 달았을 때, 흐르는 전류가 0이 되도록 조정한다. 전류가 흐르지 않은 상태가 되었을 때 브리지는 평형되었다고 한다. 평형상태가 얻어졌을 때에는 저항이 직렬로 연결된 지로 사이의 전위차는 0가 된다. 따라서 R1에서의 전압강하는 R3의 전압강하와 같아야 한다. 이 사실을 바탕으로 회로의 임피던스에 대한 관계를 살펴보면 상대편 암의 임피던스를 곱한 것이 서로 같을 때 브리지는 평형이 된다.
5. 다음의 회로에서 압력센서(Pressure sensor)의 저항값 Rx가 센서에 가해지는 압력 P에 다음과 같이 관계될 때, Vo를 P로 나타내어라.
P=0 일 때 Vo=0 이기위한 가변저항 R2의 저항값을 구하고, 이때 Vo를 P의 함수로하여 Plot 하라.
▲ Vo 의 P 에대한 관계식
▲ P=0 일 때, Vo=0 이기위한 가변저항 R2의 저항값
▲ P=0 일 때, Vo 의 P 에대한 관계식
참고문헌
전자용어대사전 : 기다리 출판사
신회로이론 : 박송배 저 : 문운당
일반전자공학실험 : 김태중 저 : 상학당

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중첩의원리,   전자공학실험,   저항회로중첩