(A+) 일반물리학실험2 교류회로

목차

1.실험 목적
2.실험 원리
3.실험 장비
4.실험 방법
5.측정값
6.실험 결과
7.결과에 대한 논의
8.결론
9.참고문헌

본문내용

1.실험 목적
저항기 및 캐패시터로 구성된 직렬 RC 회로에서 교류 전압과 전류를 측정하여 교류 회로에서 저항과 전기용량의 특성을 이해하고 직류 회로와의 차이점을 확인한다.

2.실험 원리
교류 회로에서의 시간에 대한 전압과 전류는 아래와 같다.
v(t)=Vsinωt,i(t)=Isin(ωt-∅),ω=2πf
R-C 직렬 회로에 교류 전원을 가했을 때, R, C 각각에 걸리는 전압은 다음과 같다.
v_R=iR,v_C=q/C=1/C ∫▒idt
따라서, 회로 전체에 공급된 기전력은 V=v_R+v_C=iR+1/C ∫▒idt 이다.
v(t)=Vsinωt,i(t)=Isin(ωt-∅)를 v_R=iR,v_C=q/C=1/C ∫▒idt에 대입하면 아래와 같다.
v_R (t)=RIsin(ωt-∅),v_C (t)=-1/ωC Icos((ωt-∅)=-1/ωC Isin(ωt-∅-π/2)
따라서, 캐패시터의 전압은 저항기의 것에 대해 -π/2의 위상차가 발생한다.
또한, 캐패시터의 전압에 대해 저항 R에 해당하는 부분은 1/ωC이며, 이를 용량 리액턴스 X_C로 나타낸다. 임피던스 Z는 Z=√(R^2+X^2 ) 이며, 이 회로에는 인덕터 없이 캐패시터만 있으므로 Z=√(R^2+X_C^2 )=√(R^2+〖1/ωC〗^2 ) 이다.
실험 장비
Digital Multimeter, Function generator, Oscilloscope, Resistor, Capacitor
3.실험 방법
실험 1) R 회로
Resistor 1개만을 이용해 교류 회로를 구성한다.
Function Generator의 진동수를 100Hz로 조정한다.
인가 전압을 0V부터 5V까지 1V 간격으로 증가시키며 전류를 측정한다.
전압을 5V로 고정하고 진동수를 100Hz 단위로 500Hz까지 증가시키며 전류를 측정한다.

참고 자료

부산대학교 물리학교재편찬위원회, 『일반물리학실험』, 5판; 민음사, 2019, pp 247~251