[예비] 옴의 법칙

소개글

[예비] 옴의 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

에서는 전류가
으로 나타난다. 또한 전류가 의 63.2%로 증가할 때에 걸리는 시간을 유도형 시상수라고 하는데, 유도형 시상수를 구하는 식은 아래와 같다.
3) RLC 회로
그림 4(a)와 같이 직렬 RLC 회로에서 직류전원을 인가하여 축전기의 전하량을 로 충전하고 나서 직류전원을 제거하면 축전기의 전하량은 시간에 따라 진동한다. 이 회로에서 시간의 변화에 따른 축전기와 인덕터에 저장된 전체 에너지(U)는 아래와 같이 나타난다.
위의 회로에서 전체 에너지의 일부가 저항기에서 열 에너지로 소모된다. 저항기에서 단위 시간당 소모되는 에너지는 이므로 시간에 따른 전체 에너지의 변화율은
으로 나타난다. 여기서 음의 부호는 시간에 따라 전체 에너지가 감소함을 나타낸다. 전류는 이므로 위 식에서 축전기의 전하량을 구할 수 있다.
회로에서 저항이 작은 경우에 그림 4(b)와 같이 역학적 진동자의 작은 감쇠와 유사하다. 저항이 큰 경우에는 매우 빠르게 감쇠가 일어난다. 진동이 일어나지 않는 임계저항값이 존재하는데, 그 값은 로 주어진다. 인 경우를 임계 감쇠(critically damped)라 하고, 이 보다 증가한 경우를 과도 감쇠(overdamped)라 한다.
※ 추가적인 설명
R (저항)
- 저항은 말 그대로 전류의 흐름을 방해하는 물질로서 도선에 흐르는 전류의 흐름을 방해하여 전기 에너지가 열로 방출되어 전압을 떨어뜨리는 역할을 한다.
L 인덕터(코일)
- 인덕터는 전류의 상태를 유지하려는 성질을 가지고 있다. 전류가 흐르고 있던 회로에서는 계속해서 전류가 흐르게 전류가 흐르지 않던 회로에서는 전류가 계속해서 흐르지 못하게 방해한다.
C 커패시터
- 커패시터는 전압과 관련되어 있는데 쉽게 충전지를 생각해보자. 커패시터는 전원이 공급되는 동안 전기 에너지를 저장(충전)하다가 전원이 차단되면 전기 에너지를 내어 놓는다.(방전)
C와 L은 상반된 특성을 가지고 있다.
- C는 전류위상이 전압위상보다 90도 빠르다.
- L은 전류위상이 전압위상보다 90도 느리다.
따라서 C와 L은 상호 180도의 위상차를 갖는다. 때문에 같은 리액탄스를 갖는 특정주파수에서는 공진을 하게되는데 이 특정주파수를 ‘공진주파수’ 라고 한다.
(참고 : 대학물리학 2 - 북스힐, 인터넷 검색 후 요약)
3. 실험장치
전자실험기기 1대, 멀티미터, 저항 2개, 축전기 2개, 인덕터 2개, 함수발생기, 오실로스코프
4. 실험방법
① 그림 5와 같이 전원장치에 저항, 축전기를 연결하여 실험장치를 구성한다. 축전기의 극성을 확인하여 극성이 틀리지 않도록 회로에 연결한다. 일반적으로 연결선의 긴 쪽이 축전기의 + 극성이다.
② 전원장치의 전압을 가 되게 조정한다.
③ 연결스위치를 돌려 축전기가 저항을 통하여 완전히 방전되게 하라. 이때 축전기가 완전히 방전되면 전압계는 를 가리킨다.
④ 연결스위치를 돌려 축전기의 충전과 방전실험을 하여 시상수를 구하라. 또한 그것을 이론적으로 계산한 시상수와 비교하라.
⑤ 여러 개의 저항, 축전기를 직렬 또는 병렬로 연결하여 위의 실험을 반복해 보자.
⑥ 그림 4에서 축전기를 제거하고 인덕터로 교체하여 LC 회로를 만든 다음 코일의 충전과 방전실험을 하여 시상수를 구하라. 또한 그것을 이론적으로 계산한 시상수와 비교하라.
⑦ 여러 개의 저항, 인덕터를 직렬 또는 병렬로 연결하여서 위의 실험을 반복해 보자.
⑧ 그림 4(a)와 같이 RLC 직렬회로를 만들고 축전기를 충전한다. S스위치를 b의 위치로 이동시켜 전원을 제거하고 축전기의 전압을 측정해 보자. 실험결과에서 각진동수를 구하고 이론값과 비교해 보자. 또한 저항, 축전기, 인덕턴스의 값을 변화시켜 가면서 실험해 보자.

키워드

옴의 법칙,   Current : 전류,   Resistance (저항)