[자연과학] 물리학 실험 - RLC 과도 응답

그에 따른 시정수를 구하며, 각 소자에 따른 Over damping, Critical damping, Under damping 발생 조건을 파악하고 그에 따른 실제 파형을 조사하여 기록하는 실험이다.
먼저 신호 발생기를 사용해 지정된 진폭을 갖는 일정 수치 안팎의 구형파가 되도록 설정하고 주어진 저항과 커패시터, 인덕터가 직렬 연결된 회로에 인가하였다. (참고로 오실로스코프의 사용 시, 주어진 채널만을 사용하고, 다른 버튼을 함부로 건드리면 오작동을 일으켜 정확한 결과를 측정해 내기 어렵다.)
첫 번째 실험에서 오실로스코프에 나타난 RC-저항 과 커패시터의 파형은 위 사진을 보면 잘 나타나 있다. 특히, RC-커패시터의 이론값의 시정수τ는 = RC = (1x10³)(10x10) = 10ms이고, 실제 측정된 시정수는 10.2ms로 아주 근소한 차이만 나타났다. RL-저항과 RL-인덕터의 파형 역시 위 사진에 잘 나타내어져 있고, RL-인덕터의 시정수 역시 이론값은 τ(시정수) = L/R = (5x10³)/470 = 0.106ms = 106μs이고, 실제 측정값은 105μs로 역시 아주 근소한 차이만을 나타내고 있다.
각 소자에 대한 Damping의 파형을 알아보면 Over damping이 발생 할 조건은
RL ` -270Ω이고 Critical damping의 발생 조건은 RL = -270Ω, Under damping
의 발생 조건은 RL ` -270Ω이다. 이 조건을 잘 지켜 파형을 측정한 결과 위 사진과 같이
나타났으며, 특히 각 소자 R, L, C 의 Over damping은 모두 비슷한 형태를 띄고 있었다.
이번 실험을 통해 오실로스코프의 정확한 사용방법을 알게 되었고, 각 소자에 대한 파형을
처음 접함으로써 회로와 소자에 대한 더욱 큰 이해와 흥미를 가지게 되었다.

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