[자연과학] 일반물리학 실험 - RLC회로의 임피던스

일반물리학 실험 - RLC회로의 임피던스

1. 실험 제목 : RLC회로의 임피던스

2. 목적

- 저항(resistor), 인덕터(inductor) 및 축전기(capacitor)로 구성된 교류회로에서 주파수에 따라 변화하는 , 를 각각 측정하고, RLC회로의 임피던스 Z를 구한다.

3. 이론

직류(DC)회로에서 전류는 같은 방향으로 흐른다. 교류(AC)회로에서 전류는 한쪽 방향으 로 잠깐 흘렀다가 방향을 바꾸어 역방향으로 같은 시간 동안 흐르고는 다시 방향을 바꾼 다. 이러한 변화는 1초에 여러 차례 반복된다. 60Hz의 교류 회로에서는 1초에 120번의 방 향 변화가 일어난다. 이와 같이 교류에서는 전압 E와 전류 I의 순간 값은 계속 변한다. 이 때의 전압 E와 전류 I는 다음과 같이 표현할 수 있다.

(1)

(2)

여기서 과 은 각각 최대전압과 최대전류이며, 는 시간, 각진동수는 또는 이고, 는 주파수로서 헤르츠(Hz)로 표시되며 는 초기의 위상각이다. 이와 같은 교류전압 를 그림1과 같이 저항R, 인덕턴스L, 축전기C의 직렬회로에 걸리게 하는 경우 를 생각하자.
그림
이 회로에서 R, L, C 각각에…(생략)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

4. 실험 방법

(1) RL 직렬회로를 꾸민다.

(2) Function Generator의 악어잭을 Output - 50(Output - TTL에 연결하면 안됨)에 연결한 후 Function Generator의 Amplitude를 돌려서 I〓0.50mA가 되게 한다.

(3) 그때의 전체전압을 측정한다. 또한 저항R에 걸리는 전압과 코일 L에 걸리는 전압을 측정한다.

(4) 전류를 0.50mA씩 증가시켜 2.00mA가 될 때까지 과정 (2), (3)을 반복한다.

(5) 위의 데이터로부터 - I , - I , - I 의 그래프를 그린다.

(6) 위의 그래프의 기울기로부터 저항 R과 인덕턴스 , 임피던스 Z값을 구한다.

(7) 또한 임피던스 이 되는가를 확인하고 위상각 를 구하여 R과 L에 걸리는 전압의 위상차를 구한다.