실험보고서 - 접지 개념 및 부하 효과

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실험보고서 - 접지 개념 및 부하 효과에 대한 보고서 자료입니다.

목차

접지 개념 및 부하 효과

1. 사용장비 및 부품
2. 실험 방법 및 결과
3. 결론

본문내용

를 사용하였고 커패시터 값이 2배 로 증가하였으므로 저항값은 반으로 줄어 750Ω을 사용하여 회로를 구성하였다.
위의 사진과 같이 회로를 구성하게 되면 오실로스코프에서 부분이 연결이 되어 커패시 터의 전압 값 Vc=0 이 되므로 실험회로 3-1과같이 하여 구한후에 오실로스코프에서 인 버터 버튼을 사용하여 파형을 뒤집어서 원하는 모양을 얻는 방법을 사용해야 한다.
함수발생기의 CH1을 위와 같이 조절한 후에 오실로스코프를 사용하여서 리사주 패턴을 확인하면 위와 같은 패턴을 가짐을 알 수가 있다. 또한 주파수를 아래와 같이 변경하면 리
사주 패턴이 변화됨을 알 수가 있다.
☞ 실험결과 및 검토사항
예비보고사항에서 구했듯이 커패시터에 대한 임피던스 값이 저항과 같을 때 전압이 서로 같은 경우가 되므로 Xc=1/(2∏ x f x C) = R 이므로 Xc = 1/(2∏ x 1kHz x 0.22uF)
의 값은 723.4이므로 약 750Ω의 저항을 사용하면 서로 같은 전압을 가짐을 알 수 있다.
또한 앞에서 구한 주파수가 2kHz인 경우에는 Xc = 1/(2∏ x 2kHz x 0.22uF) = 361.7
의 값을 가지며 저항 750Ω의 거의 절반정도에 해당함을 알 수가 있다. 이 결과를 토대로
실제로 실험을 해보면 아래와 같은 결과를 얻을 수 있다.
2.2 실험 2
☞ 부하 효과
1) 아래와 같은 전압 분배기 회로를 구성하고 오실로스코프를 이용하여 전압 V를 측정하라.
이로부터 오실로스코프 프로브의 내부 저항을 계산하라.
☞ 실험 회로도
☞ 실험 방법 및 결과
직류전원 공급장치를 통하여서 위에 회로와 같이 10V의 전압을 흘려준 후에 R1저항에서
의 전압 값과 R2의 전압 값을 측정한다. R1과 R2가 모두 1MΩ을 가지기 때문에 같은
값인 5V를 가져야 됨을 알 수 있다. 실제로 측정을 해보면 약간의 오차가 발생할 텐데
그 오차 값은 오실로스코프 프로브의 내부 저항 때문에 발생하기 때문에 실제치와 예상치
를 비교하여 그 오차 전압 값을 얻을 수 있으며 오차 전압 값에 옴의 법칙을 사용하여 내부 저항 값을 구할 수 있다.
5-4.8=0.2V이고 회로의 전류는 KVL을 적용하면 10=i x 1M 이므로 i =5/10^6임을
알 수 있고, 내부저항 R은 옴의 법칙을 사용하여 R=V / I = (0.2 x 10^6) / 5 =40000 = 0.04MΩ의 내부 저항을 가진다고 계산할 수 있다.
같은 방식으로 R2에서도 전압 값을 구하고 내부 저항 값을 구하면 (0.3 x 10^6) / 5 = 60000 = 0.06MΩ의 내부 저항을 가진다고 계산할 수 있다.
위의 두 계산 결과 값을 통하여서 오실로스코프 프로브의 내부 저항값은 0.04~0.06MΩ 의 내부 저항을 가짐을 알 수 있다.
2) 위의 회로에서 디지털 멀티미터를 사용하여 (여러 전압 범위에 대하여) 각각 전압을 측 정하라. 이로부터 디지털 멀티미터 각 전압 범위에 대한 내부 저항을 계산하라.
☞ 실험 방법 및 결과
디지털 멀티미터에서 전압 범위를 변경하여서 각각의 전압을 측정하고 그를 이용하여 위
에서 계산 방법대로 내부 저항을 계산하여 그 값을 구할 수 있다.
위에서 계산한 방법대로 차례로 계산을 하면 {(5-4.72742)x10^6}/5=54516Ω을 가지 고 두 번째 세 번째 전압은 각각 55120Ω과 55200Ω을 가짐을 알 수가 있다.
위의 세 범위를 통하여서 내부 저항은 약 0.05MΩ을 가진다는 것을 알 수 있다.
전압의 범위에 따라서 저항 값을 더 정확히 계산할 수 있으며 저항 값이 전압의 범위에 따라 약간의 오차를 가질 수는 있으나 그 값이 그리 크지 않다는 것을 알 수 있다.
전압 값
내부 저항 값
4.724,42 V
54516Ω
4.724,4 V
55120Ω
4.724 V
55200Ω
3) 함수 발생기의 개방 출력 전압과 51Ω으로 종단한 경우의 출력 전압에 대하여 오실로스
코프 전압의 크기를 비교하라. 이 결과로부터 함수발생기의 출력 저항을 구하라.
☞ 실험 방법 및 결과
함수 발생기의 개방 출력 전압은 함수 발생기의 단자를 오실로스코프의 단자에 그리고
함수 발생기의 +단자를 오실로스코프의 +단자에 연결하여 측정하면 된다.
또한, 51Ω으로 종단하는 경우는 51Ω을 함수 발생기와 오실로스코프로 연결하여 측정하
는 값과 동일하기 때문에 51Ω에 직접 연결하여 측정을 한다. 함수 발생기의 내부 저항
값을 R로 정하여서 측정된 값과 비교하여서 출력 저항 값을 구할 수 있다.
함수발생기의 내부 저항 값은 보통 50Ω 정도로 알려져 있으므로 실제 구한 값과 비교하 여 실험이 제대로 이루어 졌는지 확인할 수 있다.
함수 발생기에 5Vpp, 1kHz의 값을 주었더니 약 5.1V의 값을 얻을 수 있었고 51Ω에
동일한 값을 주어서 약 2.64의 값을 얻었다. 함수발생기와 51Ω이 병렬연결이므로 계산하 면 (R51)= (R x 51)/(R + 51)의 값을 얻을 수 있으며 옴의 법칙을 사용해 I = 5.1 / R= 5.1/R A를 가지게 되고 51Ω에서의 전압 값은 V = IR이므로 260.1/(R+51)의 값을 얻을 수 있다. 측정된 전압 2.64를 이용하여서 R의 값을 구하면 49.03Ω의 값을 가진다.
위에와 같이 100Ω과 150Ω에서도 같은 계산을 통하여서 값을 구하면 각각 48.2Ω의 값 과 49.2Ω의 저항 값을 얻을 수 있다.
3. 결론
3장에서는 접지 효과와 부하 효과에 대해 배웠는데 처음에는 접지에 대한 개념을 잘 이해하지 못하여서 실험을 헤매게 되었지만 교수님이 설명해주시는 데로 차근차근 하다 보니 원하는 결과 값을 얻을 수 있게 되었고, 또한 부하효과를 통하여서 오실로스코프나 함수발생기와 같은 장비들의 내부 저항값을 실제로 구해볼 수가 있어서 약간은 어려웠던 실험이었지만 부하 효과와 접지 효과에 대해서 공부를 많이 할수 있었던 실험이었던 것 같다.
이번이 벌써 3번째 실험인데 아직까지 실험이 익숙하지 않아서 빠른 시간안에 끝내지 못하였고 또한 막상 실험을 해보니 준비가 많이 부족한 것을 깨달아서 4장에서의 실험에서는 예비레포트와 함께 미리 실험준비를 더 많이 해야 될 것 같다.

키워드

접지 개념 및 부하 효과 ,   함수발생기 ,   오실로스코프 ,   직류 전원 공급장치,   저항 ,   접지 개념 및 부하 효과