오실로스코프[실험결과레포트]

목차

3. 실험 과정

4. 실험 결과
(1)측정된 전압과 실효치
(2)주파수 변화에 따른 시간 변화
(3)직류전압 측정
(4)커패시터의 위상차
(5)리싸주

5. 고찰

본문내용

형태로 들어오는지를 관찰하기 위한 계기이다. 오실로스코프가 신호의 파형을 관찰하기 위해 만들어진 장비이기 때문에 좋은 오실로스코프의 경우라도 오차가 ±5%정도를 가지고 있다. 또한 저항도 시멘트 저항을 사용하기 때문에 고주파에서 오차가 많이 발생되게 된다. 여기다 오실로스코프는 측정이 Digital이 아니라 눈금을 눈으로 보아야하기 때문에 관찰자에 의한 오차도 많이 포함된다고 볼 수 있다. 그래서 오차가 생긴 것이라고 생각할 수 있다.
c. 오실로스코프를 이용하여 교류 신호의 실효치를 구하는 방법은 무엇인지 설명하시오
오실로스코프를 이용하여 실효 전압을 구하는 실효치와 최대 전압간의 관계를 생각하면 된다.
그 방법은 오실로스코프는 최대 전압을 측정하여 측정한 최대 전압 값에서를 나눠주면 실효 전압을 구할 수 있다.
d. 직류전압측정회로 실험에서 초기에 Multimeter로 측정한 DC Power Supply의 전압 값이 회로를 완성한 후 측정한 오실로스코프 및 Digital Multimeter의 값과 차이나는 이유를 설명하시오.
만약 이상적은 계기를 사용한 실험이였다면 초기의 전압과 회로의 완성한 후의 전압이 같아야 하겠지만, 오실로스코프에는 1:1 프로브를 두고 사용할 경우에는 프로브가 갖는 임피던스가 1MΩ//150pF정도 된다고 한다. 이것처럼 회로를 완성한 후에는 각각의 소자에 대한 저항이 포함되어 약간의 차이가 발생하는 것 같다.
e. 교류전압측정회로 실험 중 절차 6번에서 실험데이터 0.005㎌의 경우, 이론상의 전압 분배 법칙에 의한 결과 값 B/A를 계산하고 그 값이 실험 치와 일치하는지 확인해 보시오.
위상각의 관한 식 이므로 이식으로 각 커패시터 때의 이론적 위상차를 계산하면 된다.
0.005(㎌)같은 경우를 계산 해보겠다.
ω=, R, c=이므로
=81.073
실제 계산한 이론값은 다소 실험값과 오차가 있다는 것을 알 수 있다.
오차가 발생한 원인으로 생각해 볼 수 있는 것은 크게 3가지로 생각 해 볼 수 있다.
첫 번째는 부품의 오차이다. 실제 저항과 커패시터는 정확히 그 수치를 가지고 있지 않으며, 보통 ±5%정도의 오차를 가지고 있습니다. 여기서 생기는 오차가 위상차 실험에서도 반영되었다고 생각 할 수 있습니다. 또한 우리는 0.005㎌을 구하지 못하여 0047㎌으로 실험을 하였기 때문에 여기서도 사실 많은 오차가 생겼다고 볼 수 있다.
두 번째로는 오실로 스코프의 눈금 오차를 생각 해볼 수 있다.
오실로 스코프는 눈으로 측정해야 하는 계기이기 때문에 보는 위치에 따라 달라지는 관찰자에 의한 오차도 생각해야 된다.
세 번째 오차로 생각 할 수 있는 것은 간접효과로 인한 오차로 생각 할 수 있다.
오실로스코프에 사용되는 프로브의 경우는 1:1과 1:10을 사용하는 경우가 많은데 이때 1:1로 두고 사용할 경우에는 프로브가 갖는 임피던스가 1MΩ//150pF정도 된다고 한다. 이 두 저항과 임피던스가 사실 작은 양이기긴 하지만 우리가 콘덴서의 용량이 작을 때는 실험에 많은 관여를 하여 오차를 만들 수 있다고 생각한다.
(2) 고찰
오실로스코프는 전압의 측정 뿐만 아니라 파형까지도 볼 수 있는 장비라고 할 수 있다.
이번 실험에서만 하더라도 시간적으로 변화하는 전압의 변화를 스크린 상에 파형으로 나타나게 해서 입력신호 파형의 전압과 주기, 주파수 등을 측정할 수 있었으며, 스크린 상에서 X축, Y축 표현이 가능하여 DUAL모드로 리싸주 파형까지 측정 할 수 있었다.
하지만 실험 결과상 오실로스코프는 파형을 보여주긴 하나 Digital Multimeter 보다 정확한 측정값을 지녔다고는 불수 없을 것 같다.
첫 번째로 오실로 스코프는 그 자체가 5%정도의 오차를 가지고 있을 뿐만 아니라, 두 번째로 시멘트저항을 사용하여 고주파 때는 측정값이 불확실하기 때문에다.
또한 세 번째로 오실로스코프는 측정을 그래프로 해야 하기 때문에 사람의 눈에 의존해야하는 관찰자의 오차를 유발 시킬 수도 있기 때문이다.
하지만 이런 정밀한 값을 가지지 못함에도 불구하고 오실로스코프는 전압의 파형을 나타낼 수 있기 때문에 우리가 일반물리에서 배운 교류전류의 실효값과 최대값의 관계를 알 수 있고 이러한 교류 전압이 어떤 모양의 형태로 흘러가는 것인지도 알 수 있었다.
교류 전압의 경우 실효치 전압을 , 최대 전압을 라 두면 관계가 성립하는 것을 알 수 있다
교류 전압 측정회로 실험에서 계산해본 위상차 같은 경우는 커패시터를 제대로 사용하지 못하였고 이론적으로 잘 알지 못하는 상태에서 실험을 하였기 때문에 오차가 큰 것 같았다.
이론상 위상각은 이므로 이식으로 각 커패시터 때의 이론적 위상각을 구할 수 있었는데 이 값과 우리가 측정한 값은 많은 오차를 나타내어 만약 이 실험을 다시 할 수 있다면 정확한 실험을 하여 과연 우리가 실험한 결과와 내가 조사한 이론적 결과가 일치하는지를 다시 확인하고 싶다.
리싸주 실험에서는 우리가 다소 생소하게 들었던 리싸주 파형이라는 것을 눈으로 직접 관찰 할 수 있었고 또한 이런 리싸주 파형이 어떻게 생기는지를 알 수 있었다.
리싸주 파형은 수평 수직의 양 입력 단자에 서로 주파수가 다른 신호를 동시에 가하여 X-Y축에 나타나는 파형으로 이 파형을 리싸주 파형이라 부르며, 이 파형을 통해 위상차를 알 수 있다. 이런 리싸주 파형의 공식을 적어보면
주파수비 =
비교 신호의 주파수
=
수평눈금선과의 교차수
기준 신호의 주파수
수직눈금선과의 교차수
로 나타낼 수 있다.
이러한 리싸주 파형은 주파수의 비율에 따라 그 모양이 달라지는데 그 모양은 아래의 그림과 같다.
실제 우리가 관측한 리싸주 모형도 아래의 모형 중 일부분 이라는 것을 알 수 있다.
7. 결 론
오실로스코프는 전압의 크기뿐만 아니라 파형을 관찰할 수 있는 계기로써 실효값과 최대 전압 값의 관계를 실험으로 측정할 수 있었으며 X축 Y축을 모두 사용함으로써, 커패시터와 저항이 만드는 위상차를 측정할 수 있었고, 또한 주파수의 차이에 의한 리싸주 모형을 관찰 할 수 있었다. 이러한 실험은 우리가 이론적으로만 알고 있던 전자 이론에 대해 실험적으로 관찰할 수 있는 기회가 된 것 같다.

키워드

오실로스코프,   리싸주,   리사주,   전자실험,   멀티미터,   오실로