전기 회로 실험(전압 분할 회로, 전압 분할 회로, 키르히호프 전압 법칙, 키르히호프 전류 법칙, 최대 전력 전송, 중첩의 정리, 평형 브리지 회로, 노튼의 정리, 테브난 정리 실험 및 내용 정리)

목차

3-1 ex10 전압 분할 회로(무부하)
ex18 전압 분할 회로(부하)

3-2 ex16 키르히호프 전압법칙
ex17 키르히호프 전류법칙

3-3 ex21 최대 전력 전송

3-5 ex24 중첩의 정리

3-4 ex23 평형 브리지 회로

3-5 ex25 테브난 정리
ex26 노튼의 정리

본문내용

준비
2 RL을 사요하여 25-3회로 구성, VPS = 15V, IL 측정,
3 BC 양단에 걸리는 전압을 측정한다. 이전압이 VTH
4 회로에서 전원을 제거한다. AD 사이의 도선을 연결하여 단락시킨다.
5 B점과 C 점의 사이의 저항값 측정, 이것이 RTH이다.
6 VPS = VTH되록 조정,
7 그림 25-4와 K같이 연결, VPS=VTH인지 확인한다.
8 IL측정하여 기록
9 VPS, R1, R2, R3, R4 측정 그림 25-3에대하여 VTH 계산
10 R1,R2,R3,R4의 측정값을 이용해 RTH계산
11 VTH 과 RTH을 이용하여 IL계산.
12 저항 RL을 1K 으로 교체, VPS를 15V로 조정, IL측정
13 부하 저항 RL을 제거 IL측정
14 부하저한을 1k 을 사용하여 테브닌 등가회호 구성한다.
15 측정값을 가지고 RL을 1K 에대해 IL 계산.
3. 실험 결과
4. 결과 및 토의
복잡한 회로에서 어느 두 단자 사이에 있는 부하저항을 흐르는 전류와 부하저항 양단의 전압에만 관심이 있을 때, 회로의 나머지 부분을 간단한 등가회로로 바꾸어 생각할 수 있다는 것이 테브난 정리이다. 이들 정리는 복잡한 회로를 일부
에만 관심이 있을 때 사용할 수 있는 아주 유용한 분석법이다.
전원을 포함한 일반적 능동 회로 (a)를 하나의 비종속 전원 VTH로 구성되어 있는 등가 회로 (b)를 (a)의 테브난 등가 회로라 한다. (a)의 회로와 (b)의 회로가 등가가 되기 위하여는 임의의 저항 R0를 a-b 단자에 연결하였을 때, 저항 R0에 흐르는
전류 또는 a-b 사이의 단자 전압이 항상 같아야한다. 또한 우리가 고려하고 있는
회로는 선형 소자만으로 구성되어 있으므로 전체 회로가 선형 회로이다. 따라서,
우리가 구하려는 테브난 등가 회로의 VTH 및 RTH를 임의의 서로 다른 두 가지
저항 R0를 (a)회로 및 (b)회로에 연결하였을 때, R0에 흐르는 전류 또는 전압이
같게 되도록 결정하면, 이와 다른 저항 R0를 연결하여도 R0에 흐르는 전류 또는
전압이 같게 되어 (a)회로와 (b)회로는 등가 회로가 된다.
ex26 노튼의 정리
1. 기초 이론
전원을 포함한 일반적 능동 회로 (a)를 하나의 비종속 전원 INT와 이와 병렬인 하나의
저항 RNT로 구성되어 있는 등가 회로 (b)를 (a)의 노턴 등가 회로라 한다.
a
b
(a) (b)
<그림> 일반적 능동 회로 (a)와 노턴 등가 회로 (b)
위의 <그림> (a)의 회로와 (b)의 회로가 등가가 되기 위하여는 임의의 저항 R0를 a-b 단자에 연결하였을 때, 저항 R0에 흐르는 전류 또는 a-b사이의 단자 전압이 항상 같아야 한다. 또한 우리가 고려하고 있는 회로는 선형 소자만으로 구성되어 있으므로 전체 회로가 선형 회로이다. 따라서, 우리가 구하려는 테브난 등가 회로의 INT 및 RNT를 임의의 서로 다른 두 가지 저항 R0를 (a)회로 및 (b)회로에 연결하였을 때, R0에 흐르는 전류 또는 전압이 같게 되도록 결정하면, 이와 다른 저항 R0를 연결하여도 R0에 흐르는 전류 또는 전압이 같게 되어 (a)회로와 (b)회로는 등가 회로가 된다.
먼저 R0중에 특별한 경우를 생각하면 가장 쉬운 것이 R0 = 0 인 경우와 R0 = 인 경우이므로, 이의 두 경우를 이용하여 노턴 등가 전류 INT와 노턴 등가 저항 RNT를 다음과 같이 구할 수 있다.
(a) R0 =0 으로 한 경우에 두 단자 a-b 사이에 흐르는 전류는 (a)회로에서의 R0 =0 전
류는 R0 =0일 때 (b)회로의 전류 INT이 된다. 즉, INT는 (a)회로의 a-b 단자 단
락(short) 전류이다.
(b) R0 = 로 한 경우에도 두 단자 a-b 사이의 전압은 같아야 하므로 (a)회로에서의 R0= 일 때 전압voc는 R0 = 시 (b)회로의 전압 INT·RNT이 된다. 즉, RTH는 (a)회로
의 a-b단자 개방 (open) 시 단자 전압 VOC를 (1)에서 구한 INT로 나눈 값, 즉
.
{ R}_{NT } = { { V}_{OC } } over { { I}_{NT } }
특별히, 노턴 등가 회로를 구하려는 능동 회로에 종속 전원이 없는 경우에는 노턴 등가 저
항 RNT를 전원을 모두 제거 (전압원 개방, 전류원 단락) 했을 때, a-b단자에서의 등가 저항
을 구함으로써 쉽게 구할 수 있다.
2. 실험 순서
1 Norton 등가회로로 적용할 부분을 분리한다.
2 회로에 단자를 표시한다.(a,b)
3 모든 전원을 소거하고 Rn를 구한다.
4 모든 전원을 포함한 단락전류 In를 구한다.
5 Rn와 In를 가지고 Norton 등가회로를 그린다.
3. 실험 결과
(1)R1, R2 = 2k , RL = 3.3k
A쪽으로 회로 연결시의 IL :
Rn :
⑵ Rn = 1k , RL = 3.3k
IN IR
4. 결과 및 토의
노튼도 테브난과 유사한 특징을 가지고 있고 장점도 유사하다. 그렇다면 노튼과
테브난은 어떤 차이가 있을까? 테브난 정리와 노턴의 정리는 쌍대 관계를 갖는
다. 즉 정리하면 테브난의 정리는 선형 능동 회로망을 독립된 등가 개방 전압 과
등가 저항의 직렬연결로 대치할 수 있고 노턴의 정리는 독립된 등가 단락 전류 와
등가 저항의 병렬연결로 대치할 수 있다. 하지만 이들의 결과로 볼 때는 큰 차이가
없다. 모두 등가 저항을 구하는 것이고 또 Req가 같기 때문에 상호 적용이 가능하
다.
다음으로 둘의 장점을 알아보도록 하자.
복잡한 회로를 보다 더 간결하고 계산하기 편하기 위해서 사용된다. 다시 말해서 보통 복잡한 회로는 보통 직렬과 병렬을 모두 포함하고 있는데, 이 때 테브난 노
튼의 정리는 회로내의 임의의 소자가 있는 부분을 끊어서 개방회로로 만들거나
혹은 그 소자를 고려하지 않고 그 부분을 단락회로로 생각 하므로서 문제를 좀 더
간결하게 풀 수 있다. 직렬일 때도 역시 마찬 가지로 임의의 회로에서 Req를 구
하고자 할 때 한번은 개방회로로 만들어서 전압을 구하고 또 한번은 단락회로로
만들어서 전류를 구한다. 그리고 전압과 전류의 비를 옴의 공식을 사용하여 Req의
값을 알아낼 수 있다.

키워드

테브난,   노튼,   중첩,   회로,   실험,   전기회로,   키르히호프,   최대전력