[물리학실험]교류회로예비,결과보고서

소개글

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목차

<<예비레포트>>

◇ 실험제목 : 교류회로

◇ 실험목적

◇ 실험원리

1. 리액턴스

2. 임피던스

3. 인덕턴스

◇ 실험 기구 및 재료

※ 브레드 보드

※ 브레드 보드 사용법

※ 코일

※ 콘덴서

◇ 실험방법

◎ R-L-C 회로

◎ R-L 회로

◎ R-C 회로

<<결과 레포트>>

◇ 측정값
직렬회로

병렬회로

◇ 실험결과

◇ 질문 및 토의

◇ 결론 및 검토

본문내용

) 실험 후 오실로스코프의 [CH-1]의 입력선에 V연결하고 파형을 기록한다.
(14) 오실로스코프의 [CH-2]의 입력선에 VR, VL, VC를 차례로 연결하여 파형을 기록하고 [CH-1], [CH-2] 파형사이의 위상차도 기록한다.
([CH-1], [CH-2]의 VOLTS/DIV을 같게 둔다.)
◎ R-L 회로

(1) 교류전원으로 함수발생기(전원이 꺼진 상태)를 사용하여 Bread Board에 저항과 코일을 그림처럼 연결하여 직렬 R-L 회로를 구성.
(2) 함수발생기의 진폭 조절단자를 왼쪽 끝까지 돌려 출력 전압을 0V로 맞춘 후 전원을 켠다.
(3) 함수발생기의 출력 전압은 0.5Volt에, 진동수 f는 1.0kHz로 조정한 다음, 멀티미터를 이용해 전압 V, VR, VL 전류 I, 진동수 f를 측정.
(4) 출력 전압을 증가시키면서 과정(3)을 반복.
(5) VM2 = VRM2 + (VLM - VCM)2를 이용하여 VM을 계산한다.
(6) VR - I, VL - I, V - I의 그래프를 그린다.
(7) 최소 제곱법을 이용해서 그래프의 기울기를 구하고 저항 R, 인덕턴스 L, 임피던스 Z를 구한다.
(8) Z2 = R2 + (wL - )2를 이용하여 Z를 계산하고 R, L, Z와 그래프를 이용해 구한 결과와 비교한다.
(9) R과 L에 걸리는 전압의 위상차 ψ = tan-1()를 계산한다.
◎ R-C 회로

(1) 교류전원으로 함수발생기(전원이 꺼진 상태)를 사용하여 Bread Board에 저항과 코일을 그림처럼 연결하여 직렬 R-C 회로를 구성.
(2) 함수발생기의 진폭 조절단자를 왼쪽 끝까지 돌려 출력 전압을 0V로 맞춘 후 전원을 켠다.
(3) 출력 전압은 0.5Volt에, 진동수 f는 1.0kHz 근처에 위치한 다음, 멀티미터를 이용해 전압 V, VR, VC 전류 I, 진동수 f를 측정.
(4) 출력 전압을 증가시키면서 과정(3)을 반복.
(5) VM2 = VRM2 + (VLM - VCM)2를 이용하여 VM을 계산한다.
(6) VR - I, VC - I, V - I의 그래프를 그린다.
(7) 최소 제곱법을 이용해서 그래프의 기울기를 구하고 저항 R, 인덕턴스 L, 임피던스 Z를 구한다.
(8) Z2 = R2 + (wL - )2를 이용하여 Z를 계산하고 R, C, Z와 그래프를 이용해 구한 결과와 비교한다.
(9) R과 C에 걸리는 전압의 위상차 ψ = tan-1()를 계산한다.
결과 레포트
◇ 측정값
직렬회로
색코드에 나타난 저항값
R1=
100±5%(Ω)
R2=
1200±5%(Ω)
R3=
1000±5%(Ω)
멀티미터로 측정한 저항값
R1=
98.7(Ω)
R2=
1200(Ω)
R3=
981(Ω)
VS (V)
V1 (mV)
V2 (mV)
V3 (mV)
0.509
25.3
308.8
252.7
1.305
44
545
445
1.540
66
809
662
2.004
86
1,053
862
2.514
108
1,321
1,081
3.024
130
1,588
1,300
3.538
152
1,861
1,523
4.080
176
2,149
1,759
병렬회로
색코드에 나타난 저항값
R1=
100±5%(Ω)
R2=
1200±5%(Ω)
R3=
1000±5%(Ω)
멀티미터로 측정한 저항값
R1=
98.7(Ω)
R2=
1200(Ω)
R3=
981(Ω)
VS (V)
I1 (mA)
I2 (mA)
I3 (mA)
0.505
4.54
0.41
0.5
1.063
10.3
0.8
1.0
1.554
15.1
1.2
1.5
2.054
20.0
1.6
2.0
2.507
24.4
2.0
2.5
3.063
29.9
2.5
3.1
3.497
34.2
2.8
3.5
3.980
39.0
3.3
4.0
◇ 실험결과
R1의 색깔이 갈색, 흑색, 갈색, 금색이고
R2의 색깔이 갈색, 빨강, 빨강, 금색이고
R3의 색깔이 갈색, 흑색, 빨강, 금색이다.
∴ R1=100±5%(Ω), R2=1200±5%(Ω), R3=1000±5%(Ω)
따라서, 합성저항은
Rs = R1+R2+R3 = 2,279.7 ± 5%(Ω)
RP = 83.4(Ω)
◇ 질문 및 토의
(1) 전압계와 전류계의 구조와 원리를 찾아보고 전류계의 자체저항이 매우 작고, 전압계의 자체저항은 매우 커야하는 이유를 설명하시오.
- 전류계는 직렬로 회로를 구성하기 때문에 자체저항이 매우 적거나 0에 가까워야지만 전체전류에 영향을 끼치지 않는다.
- 전압계는 병렬로 회로를 구성하기 때문에 자체저항이 매우 커야지만 전류가 본 회로에만 흐르고 전압계에서 전압을 측정할 수 있다.
(2) 멀티미터로 저항을 측정할 때 저항체를 회로에 연결한 상태에서 저항값을 측정하면 올바른 값을 측정하지 못한다. 이유를 설명하시오.
- 멀티미터의 +, -극으로 접한 부분에서 전류가 저항체로 직접적으로 흘러들어가서 저항을 측정할 수도 있지만, 회로 전체를 한바뀌 돌아서 저항이 측정될 수 있기 때문이다.
(3) 저항의 직렬연결과 병렬연결에서 RS와 RP를 키르호프법칙을 써서 구하시오.
- 직렬연결에서
- 병렬연결(3.980V)에서
IP = I1+I2+I3 = 39.0+3.3+4.0 = 46.3 (mA)
◇ 결론 및 검토
일반 물리학 시간에 배웠던 내용을 실험을 통해 확인할 수 있는 시간을 가질 수 있었다. 직렬로 연결된 저항기에서 등가저항은 각각의 저항을 대수적으로 합한 값이며, 병렬로 연결된 저항기에서 등가저항의 역수는 각 저항의 역수의 합과 같다.
실험은 무척 쉬웠다. 처음에 어떻게 하는지 몰라서 회로를 꾸미는데 시간이 오래 걸렸지만, 그 뒤부터 전압을 측정하는데는 일사천리였다. 그러나 전류를 측정하는 방법을 몰라 시간을 보내다가 나중에서야 조교님께 방법을 배워 겨우 실험을 마칠수 있었다. 그러나 병렬회로에서만 전류를 측정했을 뿐, 시간이 모자라서 직렬회로에서는 전류를 측정하지 못하고 미리 측정해 놓았던 전압만 데이터를 가지고 있다. 전류측정법만 알았더라도 완벽한 실험을 할 수 있었을 텐데 아쉽다.
그래서 있는 데이터만으로 질문 및 토의(4)을 작성할려고 하니, RP는 구할 수 있었으나 RS는 예상치만을 적어놓았다.

키워드

교류회로,   결과보고서,   예비보고서,   RLC회로,   RL회로,   RC회로,   콘덴서,   브레드보드