[기초회로실험] 8주차 실험 42, 43, 44, 45장 예비보고서입니다.

목차

실험 42. 직렬 RL회로의 임피던스

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

실험 43. 직렬 RL회로에서 전압관계

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

실험 44. 직렬 RC회로의 임피던스

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

실험 45. 직렬 RC회로에서 전압관계

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

본문내용

직렬 RL회로의 임피던스
교류회로에서 흐르는 전류를 방해하는 성분을 임피던스 Z라 한다. 교류회로에 옴의 법칙을 적용하면
V= I * Z
이다.
RL회로에서 임피던스 Z는 R과 의 페이저 합이며 R과 은 90도의 위상차가 있다.
직렬 RL회로에서 Z는 피타고스 정리를 이용하여 구할 수 있다.
이다.
이렇듯 직류회로와 교류회로의 차이점을 알 수 있는데, 저항이 직렬연결된 직류회로에서 총 저항은 R1, R2등의 합으로 주어지지만 인덕터와 저항이 직렬 연결된 교류회로에서 임피던스는 R과 의 합이 아니라 페이저의 합이다.
◈ 직렬 RL회로의 임피던스를 구하는 다른 방법
R과 로 구성된 직각삼각형의 양변을 알고 있다면 위 식(피타고라스 정리이용)를 사용하지 않고도 임피던스 Z를 구할 수 있다. R과 Z사이의 각도는 위상이며 다음과 같이 구할 수 있다.
이 각도는 R과 Z의 위상각이다.
또 R을 Z로 나누면 코사인값을 구할 수 있다.
를 이용, Z를 구할 수 있다.
3. 실험 준비물
기기
■ DMM
■ 함수발생기
■ LCR미터 또는 캐패시터/인덕터 분석기
저항
■ 3.3k , 1/2-W 5% 1개
인덕터
■ 47mH 1개
■ 100mH 1개
4. 실험과정 Pspice로 구현
녹색=초기전압(5V), 파란색 = 저항전압(4.6V), 빨간색 = 인덕터 전압(2V)
전류(1.38mA)
녹색=초기전압(5V), 파란색= 저항전압(1.5V), 빨간색= 인덕터 전압(4.7V)
전류(1.5mA)
실험 43. 직렬 RL회로에서 전압관계
1. 실험 목적
(1) RL회로에서 인가전압 V와 전류 I의 위상각 를 측정한다.
(2) 인가전압 V, 저항에 걸린 전압 , 인덕터에 걸린 전압 의 다음과 같은 관계를 실험적으로 확인한다.
2. 관련이론
◈ 페이저
페이저는 크기와 방향으로 표시하며 전자공학에서 정현파 전압과 전류를 페이저로 표시한다. 그러므로 임피던스도 페이저로 표시하며 동일한 주파수의 전압과 전류가 페이저로 표시되어 잇으면 서로 가감이 가능하다.
◈ 직렬 RL회로에서 인가전압과 전류의 위상각
인덕턴스의 전류는 인덕턴스에 걸린 전압과 90도의 위상차가 발생하며 페이저 은 I를 90도 앞선다. 그러므로 은 을 90도 앞선다.
◈ 과 의 페이저합과 인가전압 V
V는 피타고라스의 정리로
로 구할 수 있다.
앞에서 배웠던 식을 이용하여
를 이용하여 Z를 구할 수 있다. 이 것을 이용하여 과 을 구할 수 있다.
이 식을 사용하여 V를 구할 수 있다.
3. 실험 준비물
기기
■ 2채널 오실로스코프
■ DMM
■ 함수발생기
저항( 1/2-W 5%)
■ 1k 1개
■ 3.3k 1개
인덕터
■ 100mH 1개
4. 실험과정 Pspice로 구현
녹색=초기전압(5V), 파란색= 저항전압(7.1V), 빨간색= 인덕터 전압(6.9V)
전류(2.2mA)
녹색=초기전압(5V), 파란색= 저항전압(2.5V), 빨간색= 인덕터 전압(9.5V)
전류(3mA)
실험 44. 직렬 RC회로의 임피던스
1. 실험 목적
(1) RC회로의 임피던스 Z는 임을 실험적으로 확인한다.
(2) 임피던스, 저항, 유도성 리액턴스, 위상각의 관계를 관찰한다.
2. 관련이론
◈ 직렬 RC회로의 임피던스
교류회로에서 흐르는 전류를 방해하는 성분을 임피던스 Z라 한다. 교류회로에 옴의 법칙을 적용하면
V= I * Z
이다.
RC회로에서 임피던스 Z는 R과 의 페이저 합이며 R과 은 90도의 위상차가 있다.
(는 수직으로 아래를 향하고 있다.)
직렬 RL회로에서 Z는 피타고스 정리를 이용하여 구할 수 있다.
이다.
이렇듯 직류회로와 교류회로의 차이점을 알 수 있는데, 저항이 직렬연결된 직류회로에서 총저항은 R1, R2등의 합으로 주어지지만 캐패시터와 저항이 직렬 연결된 교류회로에서 임피던스는 R과 의 합이 아니라 페이저의 합이다.
◈ 직렬 RC회로의 임피던스를 구하는 다른 방법
R과 로 구성된 직각삼각형의 양변을 알고 있다면 위 식(피타고라스 정리이용)를 사용하지 않고도 임피던스 Z를 구할 수 있다. R과 Z사이의 각도는 위상이며 다음과 같이 구할 수 있다.
이 각도는 R과 Z의 위상각이다.
또 R을 Z로 나누면 코사인값을 구할 수 있다.
를 이용, Z를 구할 수 있다.
3. 실험 준비물
기기
■ DMM
■ 함수발생기
■ LCR미터 또는 캐패시터/인덕터 분석기
저항
■ 3.3k , 1/2-W 5% 1개
캐패시터
■ 0.033uF 1개
■ 0.1uF 1개
4. 실험과정 Pspice로 구현
녹색=초기전압(10V), 빨간색= 캐패시터전압(9.2V), 파란색= 저항 전압(4V)
전류= 1.9mA
녹색=초기전압(10V), 빨간색= 캐패시터전압(6.1V), 파란색= 저항 전압(8V)
전류=3.9mA
실험 45. 직렬 RC회로에서 전압관계
1. 실험 목적
(1) 직렬 RC회로에서 인가전압 V와 전류 I의 위상각 를 측정한다.
(2) 인가전압 V, 저항에 걸린 전압 , 인덕터에 걸린 전압 의 다음과 같은 관계를 실험적으로 확인한다.
2. 관련이론
◈ 페이저
페이저는 크기와 방향으로 표시하며 전자공학에서 정현파 전압과 전류를 페이저로 표시한다. 그러므로 임피던스도 페이저로 표시하며 동일한 주파수의 전압과 전류가 페이저로 표시되어 잇으면 서로 가감이 가능하다.
◈ 직렬 RC회로에서 인가전압과 전류의 위상각
캐패시터의 전류는 캐패시터에 걸린 전압과 90도의 위상차가 발생하며 페이저 은 I를 90도 뒤쳐진다. 그러므로 는 에 90도 뒤쳐진다.
◈ 과 의 페이저합과 인가전압 V
V는 피타고라스의 정리로
로 구할 수 있다.
앞에서 배웠던 식을 이용하여
를 이용하여 Z를 구할 수 있다. 이것을 이용하여 과 을 구할 수 있다.
이 식을 사용하여 V를 구할 수 있다.
3. 실험 준비물
기기
■ 2채널 오실로스코프
■ DMM
■ 함수발생기
저항( 1/2-W 5%)
■ 1k 1개
■ 6.8k 1개
인덕터
■ 0.033uF 1개
4. 실험과정 Pspice로 구현
녹색=초기전압(10V), 빨간색= 캐패시터전압(9.8V), 파란색= 저항 전압(2V)
전류=2.1mA
녹색=초기전압(10V), 빨간색= 캐패시터전압(5.8V), 파란색= 저항 전압(7.2V)
전류=1.2mA

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