[기초회로실험] 11주차 실험 48, 49, 52장 예비보고서입니다.

목차

실험 48. 직렬 RLC회로의 임피던스

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

실험 49. 직렬 RLC회로에서 임피던스와 전류에 미치는 주파수의 영향

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

실험 52. 직렬 RLC회로의 주파수응답과 공진주파수

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

본문내용

예 비 보 고 서
실험 48. 직렬 RLC회로의 임피던스
실험 49. 직렬 RLC회로에서 임피던스와 전류에 미치는 주파수의 영향
실험 52. 직렬 RLC회로의 주파수응답과 공진주파수
실험 48. 직렬 RLC회로의 임피던스
1. 실험 목적
(1) 직렬 RLC회로의 임피던스 Z는 임을 실험적으로 확인한다.
2. 관련이론
◈ 직렬 RLC회로의 임피던스
인덕터와 캐패시터는 교류회로에서 서로 반대효과를 낸 다는 것은 앞 실험들을 통해 알 수 있었다. 앞 실험에서도 언급했지만, 인덕터는 전압의 위상이 앞서고, 캐패시터는 전류의 위상이 앞선다.
직렬 RLC회로는 직렬 RL회로나 직렬 RC회로와 큰 차이가 없다는 것을 알 것이다.
로 나타낼 수 있으며, 는 과 의 차이다.
와 의 페이저합은 각 페이저의 산술적 합산으로 구할 수 있으며 X로 표기하는 결과 페이저는 값이 큰 리액턴스 방향으로 향할 것이다. 이 보다 크다면 결과적으로 원점에서 수직으로 위를 향하는 페이저일 것이다. 반대의 경우라면, 원점에서 수직으로 아래를 향하는 페이저일 것이다.
가 0이면 회로의 임피던스성분은 저항성분만을 갖는다.
◈ RLC회로의 임피던스를 구하는 다른 방법
이 각도는 R과 Z의 위상각이다.
또 R을 Z로 나누면 코사인값을 구할 수 있다.
를 이용, Z를 구할 수 있다.
3. 실험 준비물
기기
■ DMM
■ 함수발생기
저항
■ 2k , 1/2-W 5% 1개
캐패시터
■ 0.022uF 1개
인덕터
■ 100mH 코일
4. 실험과정 Pspice로 구현
(녹색)=8.4V (빨간색)=5.3V
(녹색)=5.5V (빨간색)=12V , (파란색)=7.6V
(녹색)=5.8V, (빨간색)=8.1V
실험 49. 직렬 RLC회로에서 임피던스와 전류에 미치는 주파수의 영향
1. 실험 목적
(1) 직렬 RLC회로에서 임피던스와 전류에 미치는 주파수의 영향을 실험적으로 조사한다.
2. 관련이론
◈ 직렬 RLC회로에서 임피던스와 전류에 미치는 주파수의 영향
직렬 RLC회로에서 R이 일정하다면 = 이면 임피던스는 최소이다. Z=R이 됨으로서 수수 저항만의 회로로서 동작한다. 전류는 저항에 의하여 제한되므로 = 일때 전류는 최대가 된다.
유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스는 주파수에 따라 변화하며 = 일때 주파수를 이라 한다. 직렬 RLC회로에서 인가전압원의 주파수 f가 보다 큰 값으로 증가할 때 은 증가하고 는 감소한다. 반대로 f가 보다 작은 값으로 감소할 때, 는 증가하고, 은 감소한다.
직렬 RLC회로에서 임피던스 대 주파수의 그래프를 보면 에서 임피던스가 최소이며 보다 작은 주파수에서 임피던스는 이며 보다 큰 주파수에서 이다.
3. 실험 준비물
기기
■ 함수발생기
■ 오실로스코프
저항
■ 1k , 1/2-W 5% 1개
캐패시터
■ 0.01 uF 1개
인덕터
■ 100mH 코일
4. 실험과정 Pspice로 구현
이 젤 큰 곳이 5kHz라는 것을 그래프를 통해 볼 수 있다. 즉 =5kHz
실험 52. 직렬 RLC회로의 주파수응답과 공진주파수
1. 실험 목적
(1) 직렬 LC회로의 공진주파수 을 실험적으로 결정한다.
(2) 직렬 LC회로의 공진주파수 은
=
임을 실험적으로 확인한다.
(3) 직렬 LC회로의 주파수응답곡선을 실험적으로 결정한다.
2. 관련이론
◈ 직렬 RLC회로의 공진주파수
직렬 RLC회로에서 출력을 일정하게 유지하고, 신호발생기의 주파수를 변화시키면 전류와 R, L, C에서의 전압강하는 변화한다.
다음과 같은 조건의 주파수를 공진주파수 이라 한다.
=
=이고, =인 것을 앞에서 공부했었다. = 이 조건에 맞춰서 풀면
=이고 에 대하여 풀면
= 또는
=이다.
◈ 직렬공진회로의 특성
(1) 리액턴스성분에서 발생하는 전압강하는 리액턴스성분 X와 전류 I의 곱이다.
(2) 회로의 총리액턴스는 XC와 XL의 차이다.
(3) 직렬 RLC회로의 임피던스는
이다.
(4) 회로의 임피던스는 = 일 때 최소이며 이 때 전류는 최대이다.
= 일 때 회로는 공진상태라고 한다. 공진상태에서 직렬 RLC회로의 임피던스는 최대이며 전류는 최소이다.
즉, Z=R이 되며 전류는 다음과 같이 최대가 된다.
공진시 전류는 저항에 의해서만 여향을 받으므로 회로는 저항성이다.
보다 큰 주파수에서 은 보다 크며 회로는 유도성이 된다.
보다 작은 주파수에서 은 보다 작으며 회로는 유도성이 된다.
◈ 직렬공진회로의 주파수응답
직렬 RLC회로의 주파수응답은 공진주파수 근처의 주파수를 갖고 진폭이 일정한 전압을 인가함으로써 실험적으로 구할 수 있다. L과 C에 걸린 전압을 측정하고 주파수와 그리고 의 관계를 그리면 일종의 주파수응답곡선을 얻을 수 있다.
공진주파수근처에서 전류를 측정하여 주파수 대 전류의 그래프를 그리면 다른 형태의 주파수응답곡선을 얻을 수 있다.
3. 실험 준비물
전원공급기
■ AF 신호발생기
기기
■ 함수발생기
■ 오실로스코프
저항
■ 1kΩ, 1/2-W 5% 1개
캐패시터
■ 0.001μF 1개
■ 0.01μF 1개
■ 0.0033μF 1개
인덕터
■ 10mH 1개
4. 실험과정 Pspice로 구현
공진주파수 15.9k
공진주파수 27.6k
공진주파수 50.6k
공진주파수는 50.3k이고 주파수별로 을 확인 할 수 있다.

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