[부산대 일반물리학실험2] 교류회로

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오늘은 해피캠퍼스에서 발췌한 “[부산대 일반물리학실험2] 교류회로” 내용을 정리하여 알려드립니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정 값
6. 실험 결과
7. 실험 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

 

본문내용일부

1. 실험 목적
저항 및 축전기로 구성된 R-C회로에서 교류 전압과 교류 전류를 측정하여 저항 R, 전기 용량 C의 특성을 이해하고 직류 회로와의 차이점을 배운다.

2. 실험 원리
직류회로에서 전압과 전류는 시간에 따라 변화하지 않고 일정하지만 교류회로에서는 전압 와 전류 는 시간에 대한 함수이며, 다음과 같이 표현할 수 있다

여기서 와 은 각각 전압과 전류의 진폭(최댓값)이며, 는 또는 로 표시되는 각진동수이다. 는 진동수로서 Hz 또는 로 나타내며, 는 전압 에 대한 전류 의 위상차를 나타낸다.
교류 기전력 를 저항 과 진기 용량이 인 축전기와의 직렬회로에 가하는 경우를 생각해 보자. 이 회로에서 , 각각에 걸리는 전압 , 는 다음과 같다.

임의의 사간에 회로의 각 요소에 걸리는 전압의 합은 다음과 같이 교류 기전력 와 같으며

가 된다. 한편, 를 , 에 대입하면

로 주어진다. 여기서 은 에 대해 의 위상차가 나는 것을 알 수 있으며, 각 요소의 전압의 진폭을 , 이라 하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

이들의 진폭을 벡터 도형법으로 나타내면 위의 그림과 같이 되며, 이로부터 회로에 걸리는 총 교류전압의 진폭은 다음과 같다.

에서 을 용량성 리액턴스라 하며, 로 나타낸다. 즉,

여기서 전기용량 C는 F(Farad)로 단위를 표시하며, 는 저항 과 같은 의 단위를 갖는다. 위의 식으로부터 R-C 교류 회로에서 전압과 전류의 관계는 다음과 같다.

여기서 임피던스 Z를 도입하여 로 표현하면

가 된다. 그리고 위상 상수 는

이다.

3. 실험기구 및 재료
멀티미터 2대, 함수 발생기, 직류 전원 장치, 오실로스코프, 저항, 축전기, 브레드보드, 전선

 

참고문헌

일반 물리학 실험, 제5판, 부산대학교 물리학교재편찬위원회 지음, 청문각출판사, 2019년 발행, 27장 교류회로

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