[일반물리학실험] RLC회로의 임피던스 실험
1. 실험 제목 : RLC회로의 임피던스 실험
2. 실험 목적 : 저항, 인덕터, 및 축전기로 구성된 교류회로에서 주파수에 따라 변화하는 리액턴스 ,를 각각 측정하고, RLC회로의 임피던스 Z를 구한다.
3. 관련 이론 : 교류회로의 전류는 시간에 따라 흐르는 방향이 바뀐다. 예를 들어 60Hz의 교류회로는 1초의 120번의 방향 변화가 일어나며 이때 전압과 전류의 순간값은 계속 변한다. 따라서 사인파형의 교류신호의 경우 전압과 전류는 다음과 같이 표현할 수 있다.
(1)
이와 같은 교류 전압 E를 저항 R, 인덕턴스 L, 축전지 C가 직렬로 연결된 회로에 가하는 경우를 생각하자. 이 회로에서 R, L, C각각에 걸리는 전압 , , 는
(2)
따라서 교류전압 E는
이고 아래와 같이 식을 정리 할 수 있다.
(3)
최대 전압은 , 및 일때 일어나므로 그때의 최대전압을 , , 이라 하면
(4)
은 에 위상이 /2만큼 앞서고, 는 에 위상이 -/2만큼 뒤지는 것을 알 수 있다.
최대값에 도달하는 순간 역시 동일한 위상차를 가지게 된다. 이를 벡터도형법을 사용하면
(5) 이 된다.
R에 해당되는 과 을 각각 유도 리액턴스 , 용량 리액턴스 라 하며
(6)
이고 교류회로의 임피던스 Z는
(7) 가 된다. 따라서 위상각 는
(8) 이다.
4. 실험 방법
A. RL회로
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2013.12.10
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