[자연과학][물리실험] RLC회로에 의한 임피던스 측정

일 자
조
실험자(학번)
공동실험자

1. 제 목 : RLC 회로에 의한 임피던스 측정

2. 목적 및 원리 : 교류 회로에서 도체 내의 전자는 계속해서 방향을 바꾸어 흐른다.

그러므로 전압과 전류 또한 계속해서 변하는데, 전압 E와 전류 는 다음과 같이 나타 낼 수 있다.
E= sin
= 여기서, :최대전압 :최대전류, t:시간
=2/ T=2:각 진동수 :초기 위상각
다음은 R.L.C의 직렬 회로이다.
회로에서 각각의 소자에 걸리는 전압은 E= E= E = 이다.
sin(이므로 , ,이며, 과 는 에 대해 각각 /2 -/2의 위상차를 가지고 있다. 따라서 과 은 과 각각 /2 -/2의 위상차를 가지고 되는 것이다.
이것을 그림으로 나타내면 다음과 같게 된다.
이 회로에서 각각의 소자에 걸리는 전압은 , , 이다.이므로 ,,이며 과 는 에 대해 각각 /2, -/2의 위상차를 가지고 있다. 따라서 과 은
과 각각/2,-/2의 위상차를 가지고 되는 것이다.
그림에서처럼 이다. 한편 ,은 COS()= 일 떄 임으로
, 여기서 E= 의 R에 해당하는 과 을 각각 유도 리액턴스 , 전기용량 리액턴스 라고한다. 각각의 단위 L[H], :[Hz]

X 이다. 따라서 이다. 이로부터 교류 임피던스 Z는 이고 위상각 =

3. 실험 기구
-RLC 회로 상자
-디지털 멀티미터 2개
-AC Power Supply

4. 실험 방법

(1) RC회로

①위와 같이 장치를 설치한다.

② RLC 회로상자에 저항과 콘덴서를 연결하고 코일단자에 리드선을 연결하며 RLC회로를 구성한다.

③저항은 47 축전기를 47F으로 한다. 이때 저항 및 축전기 용량을 표 1에 기록한다.

④전류계를 연결하고 슬라이닥스를 돌려 전류계의 전류이 10mA가 되게한다.

⑤이떄의 전압 을 전압계로부터 읽어 전압과 전류를 표에 기록한다.

⑥전압계를 저항 R양단에 연결하여 저항 R에 걸리는 전압 E을 측정하여 기록한다.

⑦⑥과 같은 방법으로 콘덴서 C양단에 걸리는 전압 를 측정하여 기록한다.

⑧슬라이드닥스를 돌려 전류를 증가시키고 ⑤~⑧의 과정을 반복한다.

⑨전류 10mA씩 증가시키면서 위의 과정을 반복한다.(이떄 실험시료의 특성에 따라 최대치 보다 작게 실험할 수 있도록 한다.)

⑩위의 DATA로부터 : 의 그래프를 그린다.

⑪위의 그래프의 기울기로부터 임피던스 Z, 저항 R 및 커패시턴스 C값을 구한다.

…

①RLC회로상자에 저항과 코일을 연결하고 콘덴서단자에 리드선을 연결하여 RL회로를 구성한다.

②`RC회로`실험에서와 같은 방법으로 실험하되 전류의 값을 10mA에서부터 시작한다.

①RLC 회로상자에 저항, 코일, 콘덴서를 연결하여 RLC회로를 구성한다.

②`RC회로`실험에서와 같은 방법으로 실험하되 전류의 값을 10mA에서부터 시작한다.

5.실험 결과

6.실험결론 및 토의 : 실험 후 R L C 각 소자의 특성에 대해서 알수 있었습니다. 교류회로에서의 전압과 전류사이의 위상개념을 이해하고 교류회로에서의 임피던스에 대해서도 알수 있었습니다. 실험을 할 때 R L C 각 소자에 대해 잘 알지 못하여 처음에는 실험이 진행되지 않았지만 후에는 진행이 되었고 위 실험에 대해서 자세히는 알지 못하지만 무슨말을 하는지에 대해 조금 알수 있었습니다.