[자연과학] 공학기초물리실험 - RLC 교류회로

공학기초물리실험 - RLC 교류회로

1. 실험목적
저항, 축전기, 인덕터등의 회로소자에 교류전압을 걸었을때 회로에 흐르는 전류와 전압의 위상관계를 알아보고, 또, R-L-C 직렬회로에서 주파수가 변화할때 회로의 공명현상을 관찰하고 공명점의 물리적 의미를 이해한다.

2. 원 리
(1) R, C, L 회로소자와 위상관계
① 저항(R)
순수한 저항(L〓C〓0)이 [그림1(a)]와 같이 교류전원 (V 〓 V0 sin(ωt))에 연결될때
V0 sin(ωt)- IR 〓 0
이므로
I 〓 V/R 〓 V0/R sin(ωt)
이다. 즉, 전류는 옴의 법칙에 주어진 바와같이 기전력(emf)에 비례해서 증가 또는 감소하는것을 볼 수 있다. 따라서 전류와 전압은 같은 위상을 가지고 있으며 에너지는 저항에서 모두 열로 전환됨을 알 수 있다.
② 콘덴서(C)
콘덴서 C 만의 회로에 교류 전압을 가하면 키르히호프의 법칙에 의해
V0 sin(ωt)- 1/C ∫Idt 〓 0
양변을 미분하면
ωV0 cos(ωt)- 1/C I 〓 0
∴ I 〓 ωCV0 cos(ωt)〓 ωCV0 sin(ωt+π/2)
즉, 직류에서 와는 달리 회로에는 전류가 흐르고 있으며 전류 파형은 전압 파형보다 90°(〓π/2 rad) 위상이 앞서 있음을 알 수 있다. 또 전류는 C 와…(생략)