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[공학] 기초전자실험 - RLC 회로 실험

등록일 : 2014-06-11
갱신일 : 2014-06-11


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[공학] 기초전자실험 - RLC 회로 실험
1. 목표
RLC 직렬회로를 구성하여 임피던스를 구하고, 각 저항요소에 걸리는 전압과 전류의 위상을 설명할 수 있다.

2. 준비물
AC/DC Electronics Lab Board, Oscilloscope, DMM, Function Generator, 저항, 축전기, 코일 등

3. 이론적 배경
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 오옴의 법칙에 주어진 바와같이 기전력(emf)에 비례해서 증가 또는 감소하는것을 볼 수 있다.
따라서 [그림1(b)]에서 보는 바와같이 전류와 전압은 같은 위상을 가지고 있으며 에너지는 저항에서 모두 열4로 전환됨을 알수 있다.
② 콘덴서(C)
콘덴서 C 만의 회로에 교류 전압을 가하면 키르히호프의 법칙에 의해 V0 sin(ωt...

1. 목표
RLC 직렬회로를 구성하여 임피던스를 구하고, 각 저항요소에 걸리는 전압과 전류의 위상을 설명할 수 있다.

2. 준비물
AC/DC Electronics Lab Board, Oscilloscope, DMM, Function Generator, 저항, 축전기, 코일 등

3. 이론적 배경
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 오옴의 법칙에 주어진 바와같이 기전력(emf)에 비례해서 증가 또는 감소하는것을 볼 수 있다.
따라서 [그림1(b)]에서 보는 바와같이 전류와 전압은 같은 위상을 가지고 있으며 에너지는 저항에서 모두 열4로 전환됨을 알수 있다.
② 콘덴서(C)
콘덴서 C 만의 회로에 교류 전압을 가하면 키르히호프의 법칙에 의해 V0 sin(ωt)- 1/C ∫Idt = 0 식을 얻을 수 있다. 이 식의 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 알수있다. 또 전류는 C 와 가하는 전압이 클수록, 그리고 교류주파수 f가 높을수록 커진다.
전기용량 리액턴스(capacitive reactance)XC 를 다음과 같이 복소 임피던스로 정의하면 편리하다.
XC = 1/(jωC)

③ 인덕터(L)

[그림3(a)]와 같이 인덕터 양 끝에 교류 전압을 가하면 키르히호프 법칙에 의해 V0 sin(ωt)- L dI/dt = 0이 되고 양변을 적분하면
L I = -V0/ωcos(ωt) + C

적분상수 C는 t에 무관하므로 전류의 직류성분으로 볼수있다. 회로에 …(생략)
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