물리실험 - 수동소자인 R, L, C 소자의 직류, 교류 특징을 이상적인 경우와 실제소자의 경우를 비교

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물리실험 - 수동소자인 R, L, C 소자의 직류, 교류 특징을 이상적인 경우와 실제소자의 경우를 비교
1. Abstract

전기 회로를 이루는 소자는 필요로 하는 기능을 수행하기 위해서 따로 에너지 공급이 필요한가 그렇지 않은가에 따라 능동소자와 수동소자로 구분할 수 있는데 이 실험에서는 수동소자인 R, L, C 소자의 직류, 교류 특징을 이상적인 경우와 실제소자의 경우를 비교하는 것이다.

2. 배경이론

1) RL 직류 흐름길

RL 직렬 연결 흐름에 갑자기 Vo의 전압을 가한 경우

가 된다.
미분 방정식을 풀면

여기서

2) RC 직류 흐름길

RC 직렬 연결 흐름길에서 갑자기 Vo의 직류전압을 가하면

이고 여기서,

이므로

이고 정리하면

이 미분방정식의 해는

이 경우 시간상수는

이고 흐름길의 전류는

3) RLC 흐름길에서의 껴울림

RLC 흐름길에 떨기 너비 Vo, 떨기수 f의 사인함수 형태의 전압을 가하면

이고 이므로

위 미분방정식의 해는 의 형태를 가지므로 위의 식에 넣어 풀면

가 된다.

4) R, L 또는 C 교류 흐름길

가. R로만 되어 있는 흐름길
여기에 인 전압

를 가하면 전류는

에서 구해지고

와 같고 이 경우 전압과 전류의 변화가 같은 위상이 됨을 알 수 있다.

나. 인덕턴스 L인 이끎개만 있는 경우
양 끝 사이의 전압이 이므로

가 되며,

적분하면

이고 이 경우 전류의 떨기가 전압의 떨기에 비해서 /2 라디안 뒤쳐져 있다.

R, L, C 회로에서의 시간에 따른 전압과 전류의 변화를 나타낸 결과는 다음과 같다.

3. 실험방법

1) 실험장치

이 실험의 실험장치는 다음과 같다.

RLC 상자 (1)
아날로그-디지탈 변환기 (1)
디지탈-아날로그 변환기 (1)
입력 단자대 (1)
....