5장 테브닌의정리

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5장 테브닌의정리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험 목적
2.관련 이론
3.사용 계기 및 부품
4. 실험방법
◆결과분석 및 고찰

본문내용

5-4 회로에서 RL을 제거하고 X와 Y 지점 양단의 저항을 측정하고 기록하시오.
이 값은 테브닌 등가회로에서 어떤 값과 대응되는지 설명하고 이론상 계산 결과와 비교하시오.
◆Rx-y = 390.601Ω = RTh
R1과 R2 합성저항 = 1/ (1/200+ 1/560) = 147.368Ω
R3과 R4 합성저항 = 1/ (1/560+ 1/430) = 243.232Ω
총 합 = 390.60Ω (이론값과 측정값 일치)
(7) 그림 5-4 회로는 브레드 보드 상에서 제거한 후 (4)번과 (5)번에서 측정된 값을 이용하고 가변저항을 이용하여 그림 5-5 와 같은 테브닌 등가회로를 결선하시오.
(8) 그림 5-5의 X지점과 Y 지점 사이에 부하저항(RL) 200Ω을 연결한 후 200Ω 저항 양단의 전압차를 측정하고 기록하시오. 이 상태에서 A 지점에서의 전류를 측정하고 기록하시오.
RL의 소비전력과 전압원의 공급전력을 계산하고 (2)에서의 결과와 비교하시오.
(원래 회로와 테브닌 등가회로 사이에 보존이 되는 회로변수는 부하저항 양단의 전압과 전류 및 전력임을 확인하는 실험)
VR2 = 2.049V , IA = 10.244mA
◇PR2 = VR2 * IA = 20.989mW , ◇PT = 6.05 * 10.244 = 61.244mW
(2)번의 결과와 비교했을 때 200Ω에 걸리는 전력은 일치하고,
회로 전체 전력은 일치하지 않았다.
따라서 , 테브닌의 정리를 사용하여 계산 할 때 보존 되는 회로변수는 RL 에 걸리는 전압,전류,저항 임을 확인했다.
원래 회로와 테브닌 등가회로의 전체 전력차는 확연히 차이가 있음을 확인했다.
(9)그림 5-5의 X 지점과 Y 지점 사이에 부하저항(RL) 200Ω 대신에 1kΩ 저항을 연결하고 1kΩ 저항 양단의 전압차를 측정하고 기록하시오.이 상태에서 A 지점에서의 전류를 측정하고 기록하시오. RL의 소비전력과 전압원의 공급전력을 계산하고 (3)에서의 결과와 비교하시오.
(원래 회로와 테브닌 등가회로 사이에 보존이 되는 회로변수는 부하저항 양단의 전압과 전류 및 전력임을 확인하는 실험)
VR2 = 4.351V , IA = 4.351mA
◇PR2 = VR2 * IA = 18.931mW , ◇PT = 6.05 * 4.351 = 26.323mW
(8)번의 결과와 마찬가지로 (9)의 값과 (3)을 비교했을 때 1kΩ에 걸리는 전력값은 일치한다.
따라서 , 테브닌의 정리를 사용하여 계산 할 때 보존 되는 회로변수는 RL 에 걸리는 전압,전류,저항 임을 확인했다.
B.최대 전력전송 정리
(1) 5-5의 X지점과 Y 지점 사이에 부하저항으로 100Ω 저항을 1개부터 10개까지 직렬로 연결하여(100Ω,200Ω, ...,1kΩ,총 10가지) 각 부하저항 양단의 전압차(VL)와 X지점의 전류 (IL)를 측정하고 아래 표에 기록하시오. 부하에서 소비되는 전력(PL)과 테브닌 전압원에서 공급되는 전력(PVTH)을 계산하여 표로 정리하시오. 6.05V , 390.60Ω
RL
100Ω
200Ω
300Ω
400Ω
500Ω
600Ω
700Ω
800Ω
900Ω
1kΩ
VL(V)
1.233
2.047
2.6281
3.060
3.396
3.664
3.883
4.065
4.218
4.350
IL(mA)
12.3316
10.2436
8.7603
7.652
6.793
6.107
5.547
5.081
4.687
4.350
PL(mA)
15.207
20.968
23.022
23.415
23.069
22.376
21.539
20.654
19.769
18.992
PVTH
(mW)
74.604
61.972
52.998
46.295
41.097
36.948
33.560
30.742
28.356
26.317
VL = VTH * RL / (RTH + RL) , IL = VTH /(RTH + RL) , PL = VL * IL ,
PTH = VTH *IL
(2) (1)에서 측정된 결과를 이용하여 그래프 (X축:RL, Y축 :PL & PVTH)를 그리시오 .그려진 그래프 상에 그림 5-5 의 RTH 값에 해당되는 지점에서 세로선을 추가하시오. 부하에서 소비되는 전력이 최대가 되는 부하저항의 값은 어디에서 나타날 것인지 예측해 보시오.
그래프의 형태로 보아 300Ω < RL < 500Ω에서 PL 이 최대값을 갖는다는 것을 알 수 있습니다.
(3) (1)에서 사용된 10가지의 부하저항이 그림 5-4 원래 회로의 RL위치에 대입되었다고 가정할 때 원래 회로의 20V 전압원에서 공급되는 전력(P20V)을 계산하고 부하의 소비전력의 효율을 계산하여 그래프(X축:RL, Y축:효율(%))를 그리고 어떠한 경향이 있는지 설명하시오.
RL(Ω)
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1k
IT
(mA)
50.25
49.61
49.17
48.83
48.57
48.36
48.19
48.05
47.93
47.83
PV
(mW)
1005
992.34
983.4
976.72
971.46
967.34
963.92
961.16
958.74
956.74
PL
(mW)
15.202
20.992
23.021
23.424
23.079
22.374
21.539
20.655
19.777
18.931
효율(%)
1.51
2.11
2.34
2.39
2.37
2.31
2.23
2.14
2.06
1.97
※ IT : 멀티미터로 측정
PV : 20V * IT
VL : 멀티미터로 측정
PL : VL²/R
효율(%) : PL/PV * 100
◆A-(6)에서 구한 Rx-y = 390.601Ω
처음에 저항이 커질 때마다 효율이 같이 증가하다가 어느 정도 지나면 다시 효율이 감소한다.
저항과 효율은 서로 비례하지도 반비례하지도 않는 다는 것을 알 수 있었다.
추측할 수 있는 것은 RL값이 Rth 값에 근사할 때 효율이 높은 걸 볼 수 있었다.
◆결과분석 및 고찰
-테브닌의 정리를 이용하면 복잡한 회로를 간단히 하여 구하고자 하는 부하의 전압,전류,전력 등을 보다 쉽게 구할 수 있다.
-부하 저항의 전력효율은 저항의 크기와 비례하지 않는다.
-최대 전력전송은 Rc와 RL 의 크기가 근사값 일 때 이루어지는 걸 알 수 있었다.

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