[기초전자전기실험1] A+받은 R,L,C 소자의 특성 예비보고서 기초전자전기실험

실험 13. RLC소자의 특성

1. 실험 목적 전기-전자 회로를 구성하는 기본 소자인 저항, 인덕터, 커패시터에 대한 전압과 전류 사이의 관계 및 위상 개념을 파악하고, 각 소자의 전기적 특성을 이해한다. 2. 실험 이론 (1) 저항(R) 회로 저항은 전류의 흐름을 방해하며 전력을 소비하는 소자이다. 이를 사용하여 회로에 특정 부분에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 저항은 여러 가지 종류가 있는데 대략 탄소 피막 저항, 금속 피막 저항, 권선 저항 등이 있다. 고정된 값이 아닌 저항값을 사용해야 할 때는 가변 저항을 사용한다. 저항값 R은 단위 ohm[Ω]을 사용하여 나타낸다. 어떤 저항기가 저항 R만을 가질 때 이를 이상적 저항기라 한다. 이 저항 R의 직류 전압과 전류 사이의 관계는 옴의 법칙을 통해 정의할 수 있으며, 다음과 같다.

-옴의 법칙
그림 1 저항 만약 sin로 표현되는 정현파 전류가 저항기에 흐를 때 저항기 양단의 전압은 옴의 법칙으로부 터 다음과 같이 정의한다. sin
은 정현파 전류의 최댓값을 나타내며, 전압과 전류의 최대값 사이의 관계는 다음과 같이 정의한다.
위 식의 양변을 로 나누어 실효값(rms 값)으로 나타내면 다음과 같다. (단, s 는 rms를 의미한다.)
s RI s
위에서 살펴본 식들은 저항 R만으로 이루어진 교류 전원이 인가된 회로에서 성립하는 옴의 법칙이다. 다음 그림 2은 저항 R로 이루어진 회로와 그 회로에 대한 v-i 그래프이다.

그림 2 R만의 회로에서의 위상관계 저항만 존재하는 교류 회로에서의 전압 v와 전류 i는 동일한 주파수를 갖는 정현파임을 그림 2을 통해 확인할 수 있고, 전압과 전류의 실효값의 비는 R이다. (2) 인덕터(L) 회로 인덕터는 전류 흐름의 변화를 방해하는 소자이다. 전류 흐름의 변화를 방해하는 방향으로 전압을 유도 하고 이것을 역기전력이라고 한다. 따라서 인덕터에 흐르는 전류의 변화에 의해서 역기전력이 발생한다.

…

그림 3 인덕터 어떤 인덕터가 인덕턴스 L을 가지면 이를 이상적 인덕터(유도기)라 한다. 이때 인덕터에 흐르는 전류를 sin로 정의하면 전류의 방향으로 생기는 전압강하를 v라고 하면 다음과 같다. sin cos sin 이상적 인덕터를 갖는 회로에서 전압과 전류의 최대값 사이의 관계는 다음과 같이 정의할 수 있다.

그림 4 L만의 회로에서의 위상관계 위의 식을 통해서 인덕터의 전압과 전류의 비는 wL임을 알 수 있었다. wL은 전류와 전압 사이에 90 의 위상차를 발생시키며 이를 유도성 리액턴스라 부르고 로 표시한다. 유도성 리액턴스의 단위는 옴이다.