[기초회로실험] 5주차 실험 23, 24장 예비보고서입니다.

목차

제목 : 실험 23. 평형 브리지 회로

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

5. 실험과정 Pspice로 구현

제목 : 실험 24. 중첩의 정리

1. 실험 목적

2. 관련이론

3. 실험 준비물

4. 실험과정 Pspice로 구현

본문내용

예 비 보 고 서
실험 23. 평형 브리지 회로
실험 24. 중첩의 원리
제목 : 실험 23. 평형 브리지 회로
1. 실험 목적
(1) 평형 브리지 회로의 저항기들 사이의 관계를 구한다.
(2) 평형 브리지 회로의 저항기들 사이의 관계를 이용하여 미지의 저항을 측정한다.
2. 관련이론
4개의 저항을 대칭으로 접속하여 그림처럼 만들고 검류계를 설치하여 전압을 가하면 회로에 전류가 흘러 각 저항에 전압강하가 발생한다.
검류계가 접속된 중간지점인 A-B 에 전압이 같아지면 전위차가 "0"이되어 전류는 흐르지 않아 검류계는 중간을 지시한다.
이때, 전위는 평형(같아짐)이 되었다 한다.
위의 그림에 휘스톤 브리지는 A와 B점 사이의 출력전압이 0이 될 때 평형브리지 조건이 된다.
Vout = 0V
브리지가 평형이 되었을 때 R3과 R1에 걸리는 전압이 같고 (V3=V1), R4와 R2에 걸리는 전압이 같다(V4=V2). 결과적으로, 전압비는 다음과 같이 쓸 수 있다.
옴의 법칙에 의해 V 대신 IR을 대입하면

I3=I1 이고 I4=I2 이므로, 모든 전류 항은 삭제가 되고, 저항의 비만 남는다.

R3으로 이 식을 정리하면
이 식은 브리지가 평형이 되었을 때 다른 저항 값의 항으로 R3 저항 값을 구하는데 이용된다. 역시 이 식은 유사한 방법으로 다른 저항 값도 구할 수가 있다.
브리지의 다른 세 개의 저항값을 안다면, 앞서 본 식과 같이 미지의 저항기 값을 구할 수 있다. 만약 가 미지의 저항기라면 =이 된다. R2와 R1은 정밀 고정 저항이므로 R2/R1 값은 필요한 값으로 고정시킬 수 있다. R3를 조정하는데 있어서 최대의 정밀도와 감도를 얻기 위해서는 R2와 R1이 같아야 한다. 이 경우에는 R2/R1=1이 되고, =R3가 된다.
측정의 한계는 R3의 최대값이 된다. 저항 비 R2/R1에 의해 측정될 수 있는 의 최대값이 결정 됨을 알 수 있다. 예를 들어 R2/R1=3이면, =3R3 또는 의 최대값은 R3의 최대값의 3배가 된다. 이 저항 비는 측정감도를 떨어뜨리며, 그 이유는 R3의 미세한 조정은 검류계에 쉽게 감지되지 않으므로 R3로부터 구해지는 저항값의 정확도가 떨어지기 때문이다. R2/R1이 1보다 작으면 측정될 수 있는 저항값의 범위는 R3의 최대값보다 작을 것이라는 사실은 명백하다.
3. 실험 준비물
전원장치
0∼15V 가변 직류전원 (regulated)
측정계기
DMM 또는 VOM
0-중심 검류계 또는 디지털 마이크로 암미터
저항기 (1/2-W, 5%)
5.6 1개
5.1 2개(가능하다면 허용오차가 1%인 저항기가 좋다.)
10 분압기 또는 1 - 10,000 decade resistance box 1개
아래의 저항기들 중에서 최소한 한 개 이상의 저항기가 필요하다.
560-, 620-, 750-, 1-, 1.1-, 1.2-, 1.8-, 2-, 2.2-, 2.4-, 3-, 3.3-, 3.6-, 3.9-, 4.7-, 6.8-, 8.2-, 10-)
실험과정 8-13에서 필요한 저항기는 실험조교에게 받는다. ( 이 저항기들ㅇ느 10 이하의 저항값을 가져야 한다.)
기타
SPST 스위치 2개
선택
50 분압기 1개
포토셀 1개
5. 실험과정 Pspice로 구현
제목 : 실험 24. 중첩의 정리
1. 실험 목적
(1) 중첩의 정리를 실험적으로 입증한다.
2. 관련이론
“전기, 전자 회로에서 여러 개의 전원을 포함할 때 회로 내의 임의의 한 점을 흐르는 전류(혹은 두 점 사이의 전위차)는 모든 전원이 개별적으로 있을 때 흐르는 각각의 전류(혹은 두 점 사이에 걸리는 전위차)의 합과 같다”는 것이 중첩의 원리이다.
중첩의 원리를 이용하면 여러 개의 source 가 각각 회로 전체에 어떠한 영향을 미치는 지 알 수 있고, 이 영향들을 나중에 모두 합해주게 되면 전체의 회로 해석이 완료된 것과 같아진다.
일반 회로에서 이론적으로 중첩의 원리를 적용하는 과정이다.
(1) 한쪽 전원만 남기고 나머지 전원은 전압원인 경우 단락(short)시키고 전류원인 경우는 개방(open)시킨다.
(2) 위 (1)의 상태에서 임의의 한 점의 전류 또는 두 점간의 전위차를 구한다.
(3) 나머지 모든 전원에 대해 (1)과 (2)의 과정을 반복한다.
(4) (1)~(3)의 단계에서 임의의 한 점을 통해 흐르는 전류의 대수합을 구하거나, 임의의 두 점 사이의 전위차의 대수합을 구한다. 이렇게 구한 대수합은 원래 회로에서 일어나는 전류나 전위차와 같다.
문제) 다음 회로에서 중첩의 원리를 이용하여 저항 R3에 흐르는 전류 I3을 계산하시오.
<풀이> ① V2 = 0인 경우
위 회로에서 전류 I31을 구하려면 우선 R1에 흐르는 전류 I1를 구해야 한다.
이므로 전류의 분압 법칙을 적용하여 I31을 구하면 아래와 같다.
② V1 = 0 인 경우
위 회로에서 전류 I32을 구하려면 우선 R2에 흐르는 전류 I2를 구해야 한다.
이므로 전류의 분압 법칙을 적용하여 I32을 구하면 아래와 같다
③ 중첩의 원리를 적용하여 전류 I3을 아래와 같이 구한다.
이므로 위식에 값을 대입하여 계산하면 아래와 같다.
3. 실험 준비물
전원장치
0∼15V 가변 직류전원 (regulated)
측정계기
DMM 또는 VOM
0-100mA 전류계
저항기 (1/2-W, 5%)
820 1개
1.2 1개
2.2 1개
기타
SPST 스위치 2개
4. 실험과정 Pspice로 구현
만 인가하였을 때
만 인가하였을 때
, 둘 다 인가하였을 때

키워드

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