결과] 실험2. Phasor 및 ac 정상상태응답(steady state response)

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목차

1. 목적
2. 실험
3. Demo Problem
4.고찰

본문내용

1. 목적
(1) 교류 회로에서 전압, 전류 사이의 위상 개념을 파악한다.
(2) 교류 회로의 임피던스 및 리액턴스의 개념을 파악한다.
(3) R, L, C로 구성된 회로에 정현파가 입력되었을 때 회로의 응답 (즉, 회로의 각 node들 간의 전압, 각 소자를 통하여 흐르는 전류 등)이 입력된 정현파와 같은 주파수를 가지는 정현파가 되고 다만 진폭과 위상만이 달라진다는 사실을 실험을 통하여 알아본다.
(4) RLC 직렬 공진 회로와 RLC 병렬 공진 회로의 특성(공진 주파수, Q-factor) 들의 물리적인 의미를 실험을 통하여 알아본다.
2. 실험
(1) [그림 2-1]과 같은 회로를 결선하라. (여기서 R = 1 k, C = 0.1μF 을 사용한다.) Function generator에서 1 kHz의 정현파를 만들어 낸다. 회로를 결선한 상태에서 function generator의 출력인 정현파의 크기(VP-P)를 1 volt로 조정한다.
1) R 양단의 전압 VR과 C 양단의 전압 VC를 스코프로 측정하여 [표 2-1]에 기입하라. (VR을 측정할 때는 VAB = VAC VBC의 관계와 스코프의 Math에서 CH1-CH2 기능을 이용하라.)
2) 정현파의 주파수를 [표 2-1]에 주어진 대로 바꾸어 가면서 실험하여 표에 기입한다.

< 중 략 >

4. 고찰
이번 실험에서는 회로이론 시간에서 배웠던 교류회로에서의 전압, 전류 사이의 위상차를 알아보고 임피던스와 리액턴스의 개념을 익혔다. 그리고 RLC회로에서 공진 주파수와 Q-factor 특성에 대해 알아보았다. 첫 번쨰 실험은 직렬 RC회로였다. 100Hz, 1kHz, 10kHz의 입력이 인가되었을 때 VR, VC의 값을 측정하고 주파수가 커질수록 어떠한 변화가 있는지 관찰하는 실험이었다. 저항에 걸린 전압을 측정하기 위해선 오실로스코프에 있는 Math에 -기능을 이용했다. 주파수가 커질수록 커패시터에 걸리는 전압은 줄어들고 저항에 걸리는 전압은 점점 증가하는 것을 확인하였다. 이는 커패시터의 주파수 특성에 있는데 커패시터의 임피던스가 주파수가 커질수록 낮아지기 때문에 저항 분배의 관점에서 보면 주파수가 높아질수록 저항에 더 많은 전압이 걸리는 것이다. 위상각도 마찬가지다.

참고 자료

Electric Circuits (8/E) James W. Nilsson, Susan A. Riedel 저 Prentice Hall
Signals and Systems (2/E) Simon Haykin, Barry Van Veen 저 Wiley
Engineering Circuit Analysis (7/E) Hayt Kemmerly Durbin 저 McGrawHill
페이저 http://en.wikipedia.org/wiki/Phasor#Phasor_diagrams
공진, Q-factor http://www.rfdh.com/