수동 부품의 이해(결과)(기초회로실험)

소개글

수동 부품의 이해(결과)(기초회로실험)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험 2. 수동 부품의 이해 (Passive Elements)

1. 목적
2. 이론
3. 사용 계기 및 부품
4. 실험 방법
5. 예비보고서
6. 결과보고서

본문내용

코어 사용
중간 주파수용 인덕터 : 페라이트(ferrite) 코어를 사용
고주파용 인덕터 : core를 사용하지 않는다(air core).
3. 사용 계기 및 부품
디지털 멀티메터
오실로스코프
저항 : 1.8kΩ(2개), 2.2kΩ(2개), 3.3kΩ(2개), 4.7kΩ(2개), 1kΩ(1개), 10kΩ(1개)
커패시터 : 330μF(2개), 100μF(2개)
4. 실험 방법
1) 저항
①1.8kΩ 저항과 2.2kΩ 저항을 여러 개 사용하여 2kΩ 저항을 구성하여, 멀티미터로 저항 값을 측정하시오
②3.3kΩ 저항과 4.7kΩ 저항을 여러 개 사용하여 16kΩ 저항을 구성하여, 멀티미터로 저항 값을 측정하시오.
2) 커패시터
①오실로스코프를 다음과 같이 조정하시오.
CH1 설정 : 5V/div, 1X Probe 사용, GND 위치 조정
CH2 설정 : 5V/div, 1X Probe 사용, GND 위치 조정
CH1은 C1 양단의 전압을 CH2는 C2 양단의 전압을 측정할 수 있도록 연결한다.
②C1=C2=100μF 커패시터 2 개를 모두 방전시키고, C1만 10 V로 충전시킨 다음, C2에 연결한 후 두 커패시터 전압의 변화를 오실로스코프로 관찰하고, 정상상태의 전압 값을 측정하라. 연결할 때 한 번은 저항이 없이 커패시터끼리 직접 연결하고, 한 번은 저항 1kΩ을 통하여 연결하고 마지막으로 저항 10kΩ으로 연결하고 전압을 오실로스코프로 관찰하고 측정하시오(오실로스코프에서 single seq. 획득을 위한 트리거 기능을 이용할 것). 연결 전과 연결 후에 커패시터에 저장된 에너지를 계산하고 에너지 보존 법칙에 대하여 따져 보라.
③커패시터를 330μF로 대체하고 실험방법 ②를 반복하여 방전현상을 관찰하라.
5. 예비보고서
실험번호
제출일
제출자
실험조
학번
이름
2
20 . . .
①저항 1.8kΩ과 2.2kΩ의 직렬 저항값을 구하시오. 또한 4kΩ 저항 두 개의 병렬 저항값을 구하라.
②명목 값(nominal value)이 똑 같은 저항 4개를 아래 그림과 같이 직렬/병렬 접속하여도 명목 값은 변하지 않는 것을 보이라. 실험에서 1kΩ, 2.25W 저항이 필요한데 실험실에서 구할 수 있는 저항이 1kΩ, 0.25W 저항뿐일 때 어떻게 하면 좋겠는가?
③용량이 1μF, 내압이 200V인 커패시터가 필요하다. 가지고 있는 부품이 1μF, 내압이 100V인 커패시터뿐일 때 어떻게 하여야 하는가?
④100μF인 커패시터에 10V가 충전되어 있을 때의 저장된 에너지와 100μF인 커패시터에 5V가 충전되어 있을 때의 저장된 에너지를 구하라.
6. 결과보고서
※각 항목에 반드시 검토 및 토의 내용을 작성하여 제출할 것.
실험번호
제출일
제출자
실험조
학번
이름
2
2014. 9. 24.
1) 저항
①실험 방법 ①에서 구성한 저항 연결도를 그려라.
실험 사진
저항 구성도
저항 값
멀티미터 측정값
저항 오차범위
1.8kΩ
1.778kΩ
1.8±0.09kΩ
2.2kΩ
2.189kΩ
2.2±0.11kΩ
2kΩ
1.985kΩ
2.0±0.10kΩ
-그림과 같이 저항을 구성하고 회로 양단의 저항을 멀티미터로 측정하니 1.985kΩ이 나왔다. 이 결과는 회로의 합성저항을 계산한 값 1.9835kΩ과 거의 비슷한 값이 나왔다.
②실험 방법 ②에서 구성한 저항 연결도를 그려라.
실험 사진
저항 구성도
저항 값
멀티미터 측정값
저항 오차범위
3.3kΩ
3.243kΩ, 3.258kΩ
3.3±0.165kΩ
4..7kΩ
4.615kΩ, 4.630kΩ
4.7±0.235kΩ
16kΩ
15.772kΩ
16±0.8kΩ
-그림과 같이 저항을 구성하고 회로 양단의 저항을 멀티미터로 측정하니 15.772kΩ이 나왔다. 이 결과는 회로의 합성저항을 계산한 값 15.746kΩ과 거의 비슷한 값이 나왔다.
2) 커패시터
①첫 번째와 두 번째 측정한 전압(100μF)
연결 전
직접 연결 후
저항 연결 후
(1kΩ)
저항 연결 후
(10kΩ)
C1 전압
C2 전압
10V
0V
5V
5V
5V
5V
5V
5V
* 오실로스코프 관측 파형 (5V/div)
실험 회로 구성 사진
C1의 오실로스코프 출력
실험 회로 구성 사진
C1의 오실로스코프 출력
실험 회로 구성 사진
C1의 오실로스코프 출력
* 검토 및 토의 사항
C1을 10V로 충전 후 0V로 방전된 C2와 연결하면 C1은 5V로 방전되고 C2는 5V로 충전되는 것을 실험을 통해 관측할 수 있다. 저항없이 연결 한 경우 시상수 τ=RC에서 R이 매우 작으므로 충,방전 되는 시간이 매우 짧아 오실로스코프의 Time/div을 100ms으로 하였을 때 전압이 변화 하는 모습을 거의 관측할 수 없었다. 1kΩ을 연결 후 실험을 해봤을 때는 저항없이 실험했을 때 보다 커패시터의 충,방전 되는것을 쉽게 관측할 수 있다. 1kΩ을 연결했을 때는 C1,C2의 전압이 5V가 되는데 약 200ms(0.2s)가 걸리고, 10kΩ을 연결했을 때는 약 2s가 걸리는 것을 관측할 수 있다. 이 실험으로 두 커패시터 사이의 저항값이 클수록 시상수 τ가 커져서 충,방전 되는데 더 많은 시간이 걸리는 것을 알 수 있다.
② 커패시터에 저장된 에너지를 계산하고 이유를 설명하라.(100μF)
연결 전
직접 연결 후
저항 연결 후
(1kΩ)
저항 연결 후
(10kΩ)
C1 에너지
C2 에너지
* 이유
커패시터에 저장된 에너지 이므로 계산하면 위 표와 같이 값이 나온다. 연결 전의 C1와 C2의 에너지의 총 합이 이지만 연결 후에는 총 에너지가 가 되었음을 알 수 있다. 이는 충전되고 방전되는데 도선이나 저항에 열에너지로 전환되면서 에너지가 손실되었음을 알 수 있다.
③ 330μF에 대하여 방전현상을 관찰한 후 결과를 설명하라.
실험 회로 구성 사진
C1의 오실로스코프 출력
실험 회로 구성 사진
C1의 오실로스코프 출력
실험 회로 구성 사진
C1의 오실로스코프 출력
-커패시터 용량 100μF와 비교를 해보면 충,방전 되는 시간이 더 오래 걸리는 것을 확인할 수 있다. 이는 시상수 τ=RC에서 커패시터 용량 C가 클수록 시상수 τ도 증가하여 충전 되고 방전되는데 더 많은 시간이 걸리는 것을 알 수 있다.

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