[물리학실험 레포트 보고서] RLC 교류 예비

목적 저항, 축전기, 인덕터등의 회로소자에 교류전압을 걸었을 때 흐르는 전류와 전압의 위상관계를 알아보고, 또 RLC 직렬회로에서 주파수가 변화할 때 회로의 공명현상을 관찰하고 공명점의 물리적 의미를 이해한다. 이론 `전류와 전압의 위상관계` 직류회로에서 전류는 한 방향으로 흐른다. 그러나 교류회로에서는 한 방향으로 잠깐 흘렀다가 방향을 역방향으로 같은 시간동안 흐르고는 다시 방향을 바꾼다. 예를들어 60 Hz의 교류회로에서는 1초에 120번의 방향변화가 일어난다. 이와같이 교류에서는 전압 V와 전류 I의 순간값은 계속 변한다. 따라서, 전압 V와 전류 I는 다음과 같이 표현할 수 있다. - (1) - (2) 여기서 표시되는과 은 각각 전압과 전류의 최대값이며, t는 시간, π는 2π /T 또는 2πf로 표시되는 각진동수이고, f는 주파수로서 cycle/s 또는 hertz(Hz)로 표시되며, ψ는 I의 초기위상이다. 교류전압 V와 전류 I를 저항 R, 인덕턴스 L, 전기용량 C의 직렬회로에 가하는 경우를 생각해보자. (그림 1) 이 회로에서 R, L, C 각각에 걸리는 전압 는 - (3) - (4) (5) 이다. 따라서 회로에 걸리는 총 교류전압 V는 - (6) 한편, 식 (2)를 식 (3), (4), (5)에 대입하면 - (7) (8) (9) 가 된다. 식 (8), (9)에서과가 최대값과에 이를 때 위상과이 최대값을 가질 때 위상을 비교하면와의 위상차를 갖게된다. 이를 벡터 도형법으로 써서 표시하면 그림 2와 같이 되며, 이로부터 회로에 걸리는 총 교류 전압의 최대값 (10) 이 된다. 또 식 (7), (8) 및 (9)에서 최대 전압값은 sin (ωt+ψ) = 1, cos (ωt+ψ) = 1일 때와 cos (ωt+ψ) = -1일때의 값이므로 그때의 최대 전압값을이라 하면 - (11) (12) - (13) 이 된다. 여기서 직류회로의 Ohm의 법칙 V=IR에서 R…
이 된다.…