PART3교류(A.C.) 회로
실험 3 :RC & RL Circuit
이론
(1) Capacitor의 교류저항은 XC=-1/(2π fÇ)이며, XC는 Capacitor를 흐르는 교류전류의 주파수가 높을수록 낮아진다. 이러한 특성의 모든 콘덴서들은 교류적 성분의 저항뿐만 아니라 에너지 충전을 지연시키는 DC 저항성분 및 충전된 에너지를 방전시키는 손실 저항성분을 함께 갖고 있다. 따라서 Capacitor의 교류저항 성분을 XC, 그리고 직류저항 성분을 R이라 하면 이의 합성저항을 임피던스라 하고 Z로 표시한다. 전류와 전압과의 관계는 오옴의 법칙을 따르며, 임피던스 Z와 위상(Phase)은 다음과 같이 표현한다.
그림 3-10는 R-C 직렬회로를 보여주고 있다. R-C회로의 합성저항(임피던스)은 Z=√(R2+XC2)가 된다. 그리고 전류에 대한 전압의 위상차도 90°가 아닌 그림 3-10 (b)와 같이 된다.
(2) Inductor의 교류저항 XL의 특징은 회로에 흐르는 전류와 전압의 위상이 90°차이를 갖는다. 그러나 Coil에 DC 저항성분인 R이 직렬로 들어있다고 하면 이의 합성저항(임피던스) Z는 다음 식으로 나타내고 전압과 전류의 관계도 오옴의 법칙을 따른다.
그림 3-11은 R-L직렬회로를 나타내며 합성저항(임피던스)은 Z=√(R2+XL2)가 된다. 그리고 회로에 DC 저항성분 R이 있게 되면 전류에 대한 전압의 위상차도 90°가 아닌 그림 3-11(b)와 같이 된다. 교류저항(Reactance)이 없는 회로에서의 부하전력의 계산은 의 값으로 계산된다. 그러나 교류회로에서는 전류전압의 위상각에 의해서 단순한 직류저항만 있는 부하의 경우와는 다르다. 임피던스 Z와 R성분의 비를 역률(Power Factor)이라 하고 PF=R/Z=cosΦ로 나타낸다. 여기서 R성분 부하에 대한 전력을 유효전력(Effective Power)이라 하고 Z에 대한 전력을 피상전력(Apparent Power)이라고 하며 다음과 같이 나타낸다.
실험 과정
1. M-03의 회로-3의 3d-3e 양단에 교류전원을 그림 3-12 (a)와 같이 연결하고 표 3-3에 따라 주파수를 변화시키면서 E0,EC,ER 을 측정하여 해당란에 기입한다. 그리고 임피던스 Z를 주어진 식을 이용해 계산하고 결과를 기록하라.
tab1실험 3-3.1 RC 회로 (그림 3-12 (a)와 같이 구성)
1.결선 방법
1.회로 결선
함수 발생기 연결
전면 패널 Signal Output의 A+와 Circuit-3의 단자 3a 간을 적색선으로, A-와 Circuit-3의 단자 3e 간을 흑색선으로 연결한다.
전압계 연결
전면 패널에 Signal input CH A의 A+ 단자와 Circuit-3의 3a 단자를 적색선으로 연결하고, A- 단자와 Circuit-3의 3b 단자를 흑색선으로 연결한다.
전면 패널에 Signal input CH B의 B+ 단자와 Circuit-3의 3b 단자를 적색선으로 연결하고, B- 단자와 Circuit-3의 3c 단자를 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
flash
3.측정 방법
- 1전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output 을 선택한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 , Frequency를 리고 Signal을 리고 Signal을 을 클릭하여 1KHz 10Vp-p를 출력한다.
- 2전면 패널 좌측 메뉴에서analog input 을 선택한다.
Volt & Ampere Meter를 선택하고, CH A와 CH B에서 각각 , , 를 선택하면 측정값이 표시된다. 표 3-3의 해당 주파수 란에 기록한다. CH A는 Ec, CH B는 ER 값이다.
- 3전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output을 선택한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 ,Frequency를 으로 선택하고 를 클릭하여 500Hz frequency 500hz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 ,Frequency를 으로 선택하고 를 클릭하여 1500Hz frequency 1.5khz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 , Frequency를 and click 를 클릭하여 2000Hz frequency 2.0khz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.
- 4전면 패널에 Signal input CH A의 A+ 단자와 Circuit-3의 3a 단자에 적색선으로 연결된 것을 3d로, A- 단자와 Circuit-3의 3b 단자로 흑색선으로 연결된 것을 3e로 바꿔 결선한다.
- 5전면 패널 좌측 메뉴에서 analog input 을 선택하고, Volt & Ampere Meter를 선택하면, CH A에 측정된 값이 Eo 이다. 표 3-3에 기록한다.
4.계산
1. 표 3-3에 임피던스 Z를 주어진 식을 이용해 계산하고 결과를 기록하라.
실험 과정
tab2
실험 3-3.2 3-3.2 RL 회로 (그림 3-13 (a)와 같이 구성)
1.결선 방법
1.회로 결선
함수 발생기 연결
전면 패널 Signal Output의 A+와 Circuit-3의 단자 3i 간을 적색선으로, A-와 Circuit-3의 단자 3j 간을 흑색선으로 연결한다.
전압계 연결
전면 패널에 Signal input CH A의 A+ 단자와 Circuit-3의 3f 단자를 적색선으로 연결하고, A- 단자와 Circuit-3의 3g 단자를 흑색선으로 연결한다.
전면 패널에 Signal input CH B의 B+ 단자와 Circuit-3의 3g 단자를 적색선으로 연결하고, B- 단자와 Circuit-3의 3h 단자를 흑색선으로 연결한다.
2.결선도
flash
3.측정 방법
- 1전면 패널 좌측 메뉴에서 analog input 을 선택한다.
unction Generator창에서 Amplitude를 , Frequency를 그리고 Signal을 로 선택한 후 을 클릭하여 1KHz 10Vp-p를 출력한다.
- 2전면 패널 좌측 메뉴에서 analog input 을 선택한다.
Volt & Ampere Meter를 선택하고, CH A와 CH B에서 각각 , , 를 선택하면 측정값이 표시된다. 표 3-4의 해당 주파수 란에 기록한다. CH A는 EL, CH B는 ER 값이다.
- 3전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output 을 선택한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 ,Frequency를 으로 선택하고 를 클릭하여 500Hz frequency 500hz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 ,Frequency를 으로 선택하고 를 클릭하여 1500Hz frequency 1.5khz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 , Frequency를 and click 를 클릭하여 2000Hz frequency 2.0khz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.
- 4전면 패널에 Signal input CH A의 A+ 단자와 Circuit-3의 3f 단자에 적색선으로 연결된 것을 3i로, A- 단자와 Circuit-3의 3g 단자로 흑색선으로 연결된 것을 3j로 바꿔 결선한다.
- 5전면 패널 좌측 메뉴에서 analog input 을 선택하고, Volt & Ampere Meter를 선택하면, CH A에 측정된 값이 Eo 이다. 표 3-3에 기록한다
4.계산
1. 표 3-4에 임피던스 Z를 주어진 식을 이용해 계산하고 결과를 기록하라.