실험4. RLC 회로 - 공진 주파수

소개글

실험4. RLC 회로 - 공진 주파수에 대한 보고서 자료입니다.

목차

▷ 실험 목적 ◁

▷ 관련 이론 ◁

▷ 실험 준비물 및 방법 ◁

▷ 실험 결과 ◁

▷ 실험 결론 ◁

▷ 실험 고찰 ◁

본문내용

도의 개념을 확실하게 하기 위하여 실제적인 병렬공진회로의위상과 같이 위상관계를 이용하여 해석해 보겠다. 그림 병렬 공진회로에서 전압을 기준으로 할 때 C에 흐르는 전류는 전압보다 위상이 90°앞서야 되며, L로 흐르는 전류는 L에 직렬로 연결된 R의 영향으로 전류의 △ 실제적인 병렬공진회로의위상 △ 위상은 전압 보다 만큼 뒤지게 된다. 또한 공진 시 인가전압 와 의 의상은 동상이 되어야 하므로 이 관계를 종합하면 공진시의 페이저 그림은 그림 실제적인 병렬 공진회로의 위상으로부터 공진시 전류 를
하면 이 되므로 공진시 임피던스
는 다음 값과 같다. 따라서 이 식으로부터 공진 각주파
수를 구하면 한편 병렬 공진 회로에서 Q는 전류 확대비를 나타내므
위 그림으로부터 이 되어 다른 방법으로 다시 구하면
이 된다. 그런데 위 두식의 값은 분명히 다르다. 그러나 실제적으로
우리가 사용하는 L의 등가저항 R은 의 관계를 갖기 때문에 위 식에서 항은 생략될 수
있으므로 실제적 인 병렬 공진 회로에서의 Q는 과 같이 된다
▷ 실험 준비물 및 방법 ◁
- 실험 준비물
신호 발생기, 오실로스코프, 브레드 보드, 멀티미터, 기타 저항, 인턱터 및 커패시터
- 실험 방법
△ 직렬 공진 회로 △
① 그림 같이 회로를 연결한다.
② 신호발생기의 출력(10V)을 일정하게 유지하면서 발진 주파수를 100Hz~100kHz까지 변 화시킨다.
③ 각 주파수에서 회로에 흐르는 전류 I = VR / R을 구하여 그 중 최대가 되는 주파수를 구한다. 이때의 주파수가 공진 주파수 가 된다. 이 공진 주파수와 이때의 Vc와 VL을 기록한다.
④ 을 계산하여 기록한다.
⑤ 선택도 을 구하여 기록한다.
⑥ 이론적으로 공진 주파수 `를 구하여 기록한다.
⑦ 이론적으로 선택도 를 구하여 기록한다.
⑧ 과정 ③에서 얻은 결과를 가로축은 주파수, 세로축은 전류로 하여 공진 특성 곡선을 나 타 내어 본다.
△ 병렬 공진 회로 △
⑨ 위 그림과 같이 회로를 연결한다.
⑩ 신호발생기의 출력(10V)을 일정하게 유지하면서 발진 주파수를 100Hz~100kHz까지 변 화를 시킨다.
⑪ 각 주파수에서 회로에 흐르는 전류를 구하여 그 중 최소가 되는 주파수
를 구한다. 이때의 주파수가 공진 주파수 가 된다. 이 공진 주파수와 이때의 IC와 IL 을 기록한다.
⑫ 를 계산하여 기록한다.
⑬ 선택도 을 구하여 기록한다.
⑭ 이론적으로 선택도 를 구하여 기록한다.
⑮ 이론적으로 선택도 을 구하여 기록한다.
과정 ⑪에서 얻은 결과를 가로축은 주파수, 세로축은 전류로 하여 공진 특성 곡선을 나 타내어 본다.
▷ 실험 결과 ◁
RLC 직렬 공진 주파수
R(Ω)
2200
L(H)
47 X
C(F)
47 X 10 X
공급전압(V)
10
측정값
계산값
공진 주파수
(KHz)
34
최대 주파수
일때의
또는
= 38.75
= 53.12
전체전류
(A)
0.0014
Q
곡선 나타내기
- 실험 방법에서 ①~⑧ 측정값과 계산값 기록 및 곡선을 나타내어라
RLC 병렬 공진 주파수
R(Ω)
2200
L(H)
47 X
C(F)
47 X 10 X
공급전압(V)
10
측정값
계산값
공진 주파수
(KHz)
173
전체전류
(A)
0.0003
(A)
0.0001
(A)
0.0001
Q
곡선
나타내기
- 실험 방법에서 ⑨~ 측정값과 계산값 기록
▷ 실험 결론 ◁
직렬 공진 주파수일 때 각 소자에 걸린 전압은 각 소자와 전류의 곱과 같으며 전류 값은 회로 전체에 걸리는 전류와 같다. 또 공진일 때 용량성 리액턴스와 유도성 리액턴스의 값은 같다.
그리고 병렬일 때 지난 실험 실험3 RLC회로 임피던스 측정 실험과 같이 병렬과 같이 계산값의 공진 주파수와 실험값의 공진 주파수가 많이 달라 전체적인 측정갑과 계산값의 오차가좀 크게 벌어졌다. 또 전류가 최소인 값을 찾는 도중 계산값과 다른 173(khz)일때 최소가 되는 것을 발견했다. 이로써 전체적인 계산값과 이론값의 차이가 발생한 것 같다.
▷ 실험 고찰 ◁
이론에 관한 실험 결과를 확인할 수 있었으나, 병렬일 때의 실험은 꽤 오래 걸렸으며 무작정 주파수가 최대, 최소 일때를 찾을려고 하다가 오랜 시간이 걸리게 되었는데 일단 주어진 조건으로 계산값을 구한 후 그 계산값과 비슷하게 맞춰보고 그때 최소나 최대가 되는지 확인 하도록 하는것이 좋은 방법 인거 같다. 그리고 실험 중 최대값을 찾을때 계산 값과는 다른 곳에서도 찾아 교수님께 여쭈어 보았지만 왜그렇게 되는지는 아직 잘 모르겠다.

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