(결과보고서) 인덕터의 특성 결과

목차

결과보고서

1. 실험제목 : 인덕터의 특성

2. 실험목적

3. 관련이론
　※ 인덕터의 원리
　※ 페러데이 법칙
　※ 렌츠의 법칙
　※ 시정수에 따른 인덕터 전류
　※ 교류에서 인덕터 특성
　※ 전압과 전류와의 관계
　※ 유도성 리액턴스(Xl)

4.회로도 및 결선도

5. 실험 장치와 부품

6. 실험 방법 및 순서

7. 실험 결과

8. 결론

본문내용

직류 저항성 또는 권선 저항성()라고 한다. 일반적으로 권선 저항성은 무시할 정도로 충분히 작으므로 코일을 이상적인 인덕터로 간주한다.
,
인접된 전선 사이에는 권선 커패시턴스()가 존재하게 된다. 낮은 주파수에서는 권선 커패시턴스가 매우 작으므로 무시할 수 있지만 고주파에서는 많은 영향을 준다. 아래그림은 인덕터의 등가 회로를 보인 것이다.
※ 페러데이 법칙
패러데이 법칙은 “코일 양단에 걸린 유도된 전압은 전선의 감은 횟수 곱하기 자속 변화율과 같다.”는 것을 설명하고 있다.
자기장의 변화=, 자속=
아래그림에 보인 원리에서 자석을 더욱 빠르게 움직일수록 유도된 전압이 더 커진다.
※ 렌츠의 법칙
렌츠(Lenz)의 법칙은 “코일을 통해 전류가 변화할 때 유도된 전압이 생성되고 유도된 전압의 방향은 항상 전류 변화에 대해 반대방향이다.” 이 원리는 아래 그림들 에서 설명하였다.
※ 시정수에 따른 인덕터 전류
아래 그림의 RL직렬 회로에서 전류는 스위치가 ON된 후, 1 구간에서 완전히 충전된 값의 거의 63% 증가될 것이다.
전류의 증가는 RC 회로에 충전되는 기간의 커패시터 전압의 증가와 유사하다. 이를 식으로 표현하면 다음 식과 같다.
와 는 최종값이고 와 는 최초값이다. v와 I는 시간 t에서 인덕터의 전압과 전류의 순시값이고 e는 자연 대수값이다.
0A에서 전류가 증가하는 경에는 아래와 같다.()
==
=
0A로 전류가 감소하는 경우에는 아래와 같다.()
= 0+(-0)
이들은 모든 지수 곡선을 나타내면 아래그림과 같이 설명할 수 있다.
아래표는 시정수 간격에 따른 전류량의 변화를 나타낸 것이다.
인덕터에서 전류는 아래 표와 아래그림에서와 같이 시정수 값에 따라 지수 적으로 감소한다.
※ 교류에서 인덕터 특성
인덕터는 직류에서 단락(short) 특성을 나타낸다. 교류에서는 다음과 같은 특성을 갖는다.
,
인덕터에 유도된 전압은 인덕터를 통과하는 전류의 변화가 빠를수록 유도 전압은 커진다는 것을 알 수 있다.
※ 전압과 전류와의 관계
아래 그림에서 보인 바와 같이 인덕터 양에 정현 전압이 공급되었을때,
전류 파형은 아래그림과 같이 0 교차점에서 최대 변화율(=최대)이고 피크에서 0의 변화율(=최소)이 된다.
전압은 전압이 0인 전류 곡선 위의 점과 전압이 최대인 전류 곡선 위의 점을 알게 됨으로써 전류에 대해 그릴 수 있다.
따라서 전압은 전류를 90도 만큼 앞선다는 것을 알 수 있다. 이를 페이저로 표현하면 아래그림과 같이 표현할 수 있다.
※ 유도성 리액턴스()
유도성 리액턴스는 정현 전류에 반비례하고 옴으로 표현된다. 즉, 주파수가 증가하면 는 증가하므로 는 증가한다.
주파수가 감소하면 는 감소하므로 는 감소한다.
, =
=
순수한 유도성 교류 회로에서 전압은 전류를 90도 만큼 앞선다. 만약 공급 전압을(0)의 기준 위상각으로 정해질 때 극좌표 로 표현할 수 있다.
주어진 전류는 극좌표 형식으로 로 표현될 수 있다.
이를 그림으로 나타내면 아래와 같다.
복수로 옴의 법칙을 적용하면
여기서 는 크기에 대해 90 위상각이 생기고 또는 로 쓴다.
4.회로도 및 결선도
5. 실험 장치와 부품 : 오실로스코프, 디지털멀티미터, 디지털트레이너
6. 실험 방법 및 순서
- 오실로스코프를 연결한다.
- 인덕터 값을 찾는다,
- 회로를 연결한다.
- 각각의 전압을 측정한다.
- 회로에 인덕터를 연결하고 오실로스코프를 연결하여 결과값을 찾는다.
7. 실험 결과
<그림 17.30>의 회로를 구성하고 전압을 측정하여 <표 17.7>에 기록하시오. 여기서 이다.
구분
이론치
측정치
오차
(이론치 - 측정치)
3.3mA
0.4159V
( )V
( )V
<표 17.7>
8. 결론
이번 실험을 통하여 인덕터의 기본 특성과 원리를 익힐 수 있었다. 페러데이 법칙을 통해 코일에서 유도된 전압의 총량은 코일에 대한 자기장의 변화율에 비례한다는 사실도 알게 되었고, 렌츠의 법척을 통해서는 코일을 통한 전류가 변화할 때 유도된 전압이 생성되고 유도된 전압의 방향은 항상 전류의 변화에 대해 반대 방향이 된 다는 것을 알게 되었다. 그리고 인턱터의 직렬연결 시 특성과 직류 전원 연결 시 인덕터의 특성을 이해 할 수 있었다.
실험 중에 값 측정이 잘 되지 않는 부분이 있어서 약간의 아쉬움이 남긴 하였다. 하지만 다른 부분에 측정된 값을 이용하여 그것을 통해 계산을 하여서 계산결과를 얻을 수 있었다. 이 계산 결과로 인해서 대충 측정값이 얼마정도 나오겠구나 하는 생각을 할 수 있었다.

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