RLC 교류회로에서의 임피던스

RLC 교류회로에서의 임피던스

1. 실험 목적

교류회로에서 저항, 콘덴서, 코일에서의 저항 성분인 임피던스를 측정하여 각 개념을 익히고, 교류의 구분 특성 중 하나인 위상을 측정하여, 임피던스에 따른 위상의 변화를 이해할 수 있다.

2. 기본 원리

교류에서는 전압과 전류의 순시 값이 계속 변화한다. 전압 와 전류 는 다음과 같이 표현된다.

(1), (2)

여기서 와 는 각각 전압과 전류의 최댓값을 나타내며, 는 시간, 는 또는 로 각 진동수이고, 는 초기 위상 값이다.
이 회로에서 ,,에 걸리는 전압
는 〓 (3), (4) (5)
이고, 는 전하량이다. 이때, 는 의 관계를 갖는다. 따라서 교류전압 는 이므로, 식 (2)의 전류 는 식 (4)과 (5)에 대입하면
(7)
(8)
(9)
가 되며, 과 는 와 각각 의 위상차를 가지고 있음을 위의 식에서 알 수 있다.
또 식 (8)과 (9)에서의 최대 전압 값은 일 때와 일 때 각각 일어나므로 그때의 최대 전압 값을 이라 하면

(11)

(12)

(13)

로 정리하면, 즉

(14)

(15)

이다.

R…(생략)

4. 실험방법

(1) 먼저 RLC회로에서 적당한 저항 팩과 코일 팩, 그리고 콘덴서를 한씩 각각의 명판위치 에 꼽는다. 그리고 콘덴서와 코일의 위치엔 연결선으로 서로 쇼트 시켜 놓는다.

(2) AC전원장치 및 멀티미터를 명판에 연결하고 전원장치의 주파수를 적당한 위치에 놓는 다.

(3) 전원장치의 주파수를 변화시켜 가면서 멀티미터를 사용하여 전류를 읽어 기록한다. 그 다음 저항의 전압을 측정하여 기록한다.

(4) 전원장치의 주파수를 변화시켜 가면서 위와 같이 반복하여 측정한다.

5. 오차해석

6. 결론

7. 그래프 (주파수-전류 그래프)

8. 참고문헌