기초실험예비-실험 #5 테브냉/ 노튼 등가회로 : 전압/전류 측정

본문내용

2
3
4
5
평 균
I1
1.460
mA
I2
0.730
mA
I3
0.730
mA
▲이론치
2) 측정할 수 있는 최대전류를 20mA로 multimeter를 설정해 놓고 위 실험을 반복한다.
측 정 치
이론치
비 고
1
2
3
4
5
평 균
I1
1.460
mA
I2
0.730
mA
I3
0.730
mA
3. 등가회로
1) 1/4W 짜리 저항 4개(1㏀에서 10㏀사이)를 골라서 각각 R1, R2, R3, R4라 하고, multimeter를 사용하여 각 저항값을 측정한다.
측 정 치
1
2
3
4
5
평 균
R1
R2
R3
R4
2) 다음과 같은 회로를 구성한다.
전원전압을 10V로 한다. 두 단자 a와 b사이의 전압 Vab를 측정하고 이론치와 비교분석한다.
측 정 치
이론치
비 고
1
2
3
4
5
평 균
Vab
▲multimeter에 흐르는 전류 I는 Vab/Rm이 된다.
3) 다음과 같이 multimeter에 병렬로 dexade resistance box를 연결한다.
저항을 여러단계로 변화시키면서 전압과 저항값을 기록하여 표를 만든다.
▲ 6～7번 정도 저항을 변화시키면 충분할 것이나, 얻은 전압값이 multimeter만 회로에 부착하였을 때 얻을 수 있는 값과 0사이에 어느정도 균일하게 분포되도록 한다.
측 정 치
저항값
1
2
3
4
5
평 균
R 1
R 2
R 3
R 4
4) 전원을 제거하고 그 부분의 회로를 단락시킨다. decade resistance box도 제거하고 단자 a와 b 사이의 저항을 multimeter로 측정한다.
측 정 치
이론치
비 고
1
2
3
4
5
평 균
R
6. 기본지식 및 관련이론
▲ 등가 전원의 대치
다음 그림에서 점선 내부의 두 회로는
또는
의 조건이 만족되면 단자에 연결되는 부하저항 RL(단자 a-b 우측의 저항회로 N에 댜한 등가저항) 여하에 불구하고 단자전류 i 가 같아짐을 간단한 계산으로 알수 있다. 따라서 점선 내부는 단자 외부에 관한 한 등가이므로 서로 대치할 수 있다. 동도를 보면 i0는 단자 a-b를 단락했을 때의 전류, v0는 단자 a-b를 개방했을 때의 전압임을 알수 있다.
등가전원의 대치시 유의점은 대치된 부분은 그 외부에 대해서는 등가적이지만 그 내부에 대해서는 그렇지 않다는 것이다.
(a)
(b)
▲ 테브난(Theverin)의 정리와 놀턴(Norton)의 정리
다음 그림(a)에서 두 번의 등가전원의 대치를 거쳐서 동도 (c)를 얻었는데, 이 후자에서 전원전압은 원회로에서 단자 a-b를 개방했을 때의 단자전압이고 또 전원과 직렬로 된 저항 Rp는 원회로에서 전원을 0로 하고 단자 a-b에서 본 저항과 같음을 볼 수 있다. 이것은 다음의 테브난의 정리를 예시하는 것이다.
<등가전원의 대치와 데브난의 정리>
“전원을 포함한 저항회로는 그 단자 a-b 외측에 대해서는 이것을 등가적으로 하나의 전압 Vo에 하나의 저항 Ro의 직렬로 대치할 수 있다. Vo는 원회로에서 단자 a-b을 개방했을 때의 a-b간의 전압이고 Ro는 회로 내부의 독립전원을 0로 하고(전압전원은 단락, 전류전원은 개방) 단자 a-b에서 회로쪽을 본 저항과 같다.”
이 테브난의 등가회로에서 등가전원의 대치에 의하여 얻은 전류전원 io와 Ro의 병렬회로를 놀턴의 등가회로라고 한다.
▲등가회로의 단자전압과 전류는 선형적인 관계식을 갖는다. 그러나 항상 염두에 두어야 할 사항은 대부분의 실제 시스템이 비선형요소를 갖고 있다는 점이다. 이러한 시스템에서는 일정범위내의 축력전압과 전류에서만 테브난 또는 놀턴등가회로가 성립한다.
참고문헌
신회로이론 : 박송배 저 : 문운당
일반전자공학실험 : 김태중 저 : 상학당

키워드

등가회로,   테브냉,   노튼