수동소자회로

소개글

수동소자회로에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

·스파이더 코일 : 평면내에 도선이 감겨 있는 스파이더 코일이라는 구조로 이전에는 라디오 등에 사용되었지만 오늘날에는 평면 코일 , 칩 코일 등이 사용
·트로이덜 코일 : 솔레노이드 코일을 구부려서 원형으로 만든 것
□ 인덕터의 성질
△ 전류의 변화를 안정시키려고 하는 성질이 있다
전류가 흐를려고 하면 코일은 전류를 흘리지 않으려고 하며, 전류가 감소하면 계속 흘릴려고 하는 성질이다. 이것을 \"렌츠의 법칙\"이라 부르는데, 전자유도작용에 의해 회로에 발생하는 유도전류는 항상 유도작용을 일으키는 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다는 것이다. 이 성질을 이용하여 교류로부터 직류로 변환하는 전원의 평활회로에 사용된다. 교류를 정류기에 의해 직류로 변환한 경우, 그대로는 맥류(리플:Ripple)라고 하여 교류성분이 많은 직류이며 완전한 직류가 아니다. 플러스의 직류로 정류한 경우, 마이너스 전압성분은 없어지지만, 0V와 플러스 전압을 왕래하고 있다.
평활회로는 콘덴서와 코일을 조합한 회로를 사용하면 코일이 전류의 변화를 저지하려는 작용을 하고, 콘덴서가 입력전압이 0V로 되어도 축적한 전기를 그때 토출하기 때문에 안정한 직류를 얻을 수 있다. 간단한 평활회로에서는 코일 대신에 저항기를 사용하여, 콘덴서의 평활 기능만 이용하는 경우도 있다.
△상호유도작용이 있다
두 코일을 가까이 하면 한쪽 코일의 전력을 다른 쪽 코일에 전달할 수 있다. 이 성질을 이용한 것이 트랜스이다. 전력을 공급하는 쪽의 코일(입력)을 1차측, 전력을 꺼내는 쪽(출력)을 2차측이라고 한다. 1차측 권수와 2차측 권수의 비율에 따라 2차측의 전압이 변화한다. 전원트랜스 등은 2차측에서 권선의 도중에 선을 내어(tap이라고 한다) 복수의 전압을 얻을 수 있도록 한 것이 많다.
△전자석의 성질이 있다
전류가 흐르면 철이나 니켈을 흡착하는 성질이다. 이 성질을 이용한 것으로 계전기(릴레이)가 있다. 전류가 흐를 때에 철판을 끌어당겨 철판에 부착된 스위치를 닫도록 하는 것이다. 그리고 차임벨도 전자석의 성질을 이용한 것이다.
△공진하는 성질이 있다
인덕터와 커패시터를 조합하면 어떤 주파수의 교류전류가 흐르지 않거나, 쉽게 흐르기도 한다. 라디오의 방송국을 선택하는 튜너는 이 성질을 이용하여 특정한 주파수만을 선택하고 있다.
3. 실험내용
100nF의 커패시터와 10Ω의 저항을 연결한 후에 신호발생기를 이용하여 2kHz, -5V∼5V의 사인파 신호를 인가한 후 전압을 측정하라.
□ R-C 회로
저항은 직류와 교류의 구분없이 모두에 대해서 흐르는 양을 제어할 수 있으나 캐패시터는 교류에 대해서만 작용을 한다. 커패시터의 리엑턴스
{ X}_{c }
는 교류에서 전류를 방해하는 저항으로서의 성질을 가지며, 커패시터가 R-C회로의 전류에 미치는 영향으로부터 간접적으로 측정하여 구할 수 있다.
{ X}_{c } = { 1} over {2πfc` }
,
I= { { V}_{R }` } over { R} `~~,~~ ` I= { { V}_{c }` } over {{ X}_{c }}
저항R과 정전용량C가 직렬로 연결된 회로에 흐르는 전류
i= { I}_{ m}`sin`ωt``[A]
일 때
단자전압 V는
V={V }_{ R}+ {V }_{C }
이다.
그런데
{V}_{R}`=R·i=R·{ I}_{ m}`sin`ωt``[V]
,
{ V}_{C }= { 1} over {C } INT i`dt= -` { 1} over {ωc } ·{ I}_{ m}`cos`ωt``[V]
∴
{V}`=R·{ I}_{ m}`sin`ωt``
-` { 1} over {ωc } ·{ I}_{ m}`cos`ωt``[V]
저항과 커패시터와의 관계에서처럼 식을 정리하면
{V}`=R·{ I}_{ m}`sin`ωt``
-` {X }_{C } ·{ I}_{ m}`cos`ωt``
{V}`={ I}_{ m}`` SQRT { { R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } ``( {R } over {{ R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } `sin`ωt``
- {{X}_{C} } over {{ R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } `cos`ωt``)
{V}`={ I}_{ m}`` SQRT { { R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } ``( `sin`ωt``cos`θ-cos`ωt``sinθ)
{V}`={ I}_{ m}`` SQRT { { R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } ``sin`(ωt-θ)
{V}`={ V}_{ m}`` ``sin`(ωt-θ)
전압과 전류의 위상차는 전류가 전압보다 θ만큼 앞선다.
SQRT { { { R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } }
는 전류를 제한하는 저항성분이 되며 이것을 임피던스 Z [Ω]이라 한다. 그러므로 RC직렬회로 해석할 때
① 정전용량 C를 용량 리액턴스
{X }_{C }
[Ω]으로 계산한다.
{X }_{C } =- { 1} over {ωc }j=- { 1} over {2πfc }j````[Ω]
② 합성 임피던스 Z [Ω]을 계산한다.
Z=R- j{X }_{C }
여기에서 Z의 절대치를 구하고 θ를 구한다.
LEFT | Z RIGHT ``| =SQRT { { { R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } }
,
θ= { tan}^{ -1} { { X}_{C } } over { R}
③ 옴의 법칙에 의해 전압V 및 전류I를 계산한다.
V=Z·I =SQRT { { { R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } }·I
I= { V} over {Z } = { V} over { SQRT { { { R}^{ 2} + { {X}_{C}}^{ 2} } }}
4. 참고자료
1. 회로이론, 한경희외 공저, 형설출판사, 1991.2
2. 전기전자기초실험, 신정록외 공저, 한올출판사 1996.8
3. 전기회로, 최윤식외 공저, 의중당, 1996.2
4. 디지털전자회로, 김기남 저, 네트웍텔레콤 정보기술원, 1998.2
5. 집적회로, 이영훈 저, 상학당, 2002.9
6. 전자회로, 최성재외 공저, 상학당, 2000.1

키워드

커패시터,   인덕터,   레지스터,   수동소자회로,   전자회로,   전자실험