[자연과학] 일반물리학 실험 - RLC 임피던스

1. 제목 : RLC 임피던스 2. 목적 : 저항, 인덕터 및 축전기로 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 방향으로 잠깐 흘렀다가 방향을 바꾸어 역방향으로 같은 시간 동안 흐르고는 다시 방향을 바꾼다. 이러한 변화는 1초에 여러차례 반복 된다. 60Hz의 교류회로에서는 1초에 120번의 방향 변화가 일어난다. 이와 같이 교류에서는 전압 E와 전류 I의 순간 값은 계속 변한다. 이때의 전답 E와 전류 I는 다음과 같이 표현할 수 있다. (1) (2) 여기서 과 은 각각 최대전압과 최대전류이며, t는 시간, 각진동수는 또는 이고, f는 주파수로서 헤르츠로 표시되며 는 초기의 위상각이다. 이와 같은 교류전압 E를 저항R, 인덕턴스 L, 축전기 C의 직렬회로에 걸리게 하는 경우를 생각하자. 이 회로에서 R, L, C 각각에 걸리는 전압 는 (3) (4) (5) 이다. 따라서 교류전압 E는 (6) 이다. 한편, 식 (2)의 전류 I를 식 (3), 식 (4), 식 (5)에 대입하면 (7) (8) (9) 가 되며, 과 는 과 각각 의 위상차를 가지고 있음을 식 (8), (9)에서 알 수 있다. 따라서 과 가 최대값 , 에 도달하는 시간 역시 과 비교하여 의 위상차를 가지게 된다. 일ㄹ 벡터 도형법을 써서 표시하면 (10) 이 된다. 또한 식(8)과 식 (9)에서의 최대전압은 일 때 각각 일어나므로 그 때의 최대전압을 이라 하면 (11) (12) (13) 이 된다. 여기서 직류회로의 옴의 법칙 E=RI에서 R에 해당하는 과 을 각각 유도 리액턴스 , 용량 리엑턴스 라 한다. 즉, (14) (15) 이다, 식 (13)에서 L을 H로, f를 Hz로 표시하면 은 (ohm)으로 표시되고, 식 (15)에서 C를 F, f를 Hz로 표…
이다, 식 (13)에서 … R