일반물리학 - 임피던스 측정

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일반물리학 - 임피던스 측정
일반물리학 - 임피던스 측정

1. 실험목적
저항, 인덕터, 및 축전기로 구성된 교류회로에서 주파수에 따라 변화하는 Xl,Xc를 각각 측정하고, RLC회로의 임피던스 Z를 구한다.

2. 실험이론
임피던스 [impedance]
교류회로에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타낸다. 복소수로서 실수부분은 저항, 허수부분은 리액턴스를 의미하며, 크기뿐 아니라 위상도 함께 표현할 수 있는 벡터량이다. 단위는 SI 단위계로 옴()을 사용하며, 보통 기호 Z로 표시한다. 임피던스의 역수는 어드미턴스라고 한다.
저항, 코일, 축전기가 직렬로 연결된 교류회로의 합성저항을 임피던스라고 한다. 임피던스는 전압과 전류의 비율외에 위상도 함께 나타내는 벡터량이다. 복소수 Z=R + ix (i는 허수단위)로 표시하며 실수부분 R은 저항값이며, 허수부분 x는 리액턴스이다.

직류회로에서는 전기저항이 곧 전압과 전류의 비를 의미한다. 그러나 교류회로에서는 코일이나 축전기에 의해 전압과 전류의 위상이 달라지므로 복소임피던스를 사용하여 저항값과 위상을 함께 나타낸다.

저항을 통과한 전류는 전압과 위상이 같으며, 코일에 전류가 흐르면 전류보다 전압의 위상이 90°(1/4주기)가 빠르며, 축전기에 의해서는 전압이 전류보다 90°늦다. 따라서 저항, 코일, 축전기를 통과한 후 위상 는 다음과 같이 쓸 수 있으며, 곧 복소임피던스의 각이 된다.

임피던스 Z는 직류에서의 저항값에 해당하며, 크기는 아래와 같다.
는
여기서 R은 저항, X=XL-XC 는 전체 리액턴스(total reactance)이다. X값은 유도성일 때는 양의 값을 용량성일 때는 음의 값을 갖는다.

직렬접속시킨 회로의 임피던스는 각 요소들의 합이 되며, 병렬접속시킨 것의 임피던스의 역수는 각 임피던스의 역수의 합과 같다.

Zseries=Z1 +Z2 =(R1 + R2)+i(X1+X2)
(Zparallel) -1=Z1-1+Z2-1

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