AReS

PART1R, L, C 회로

실험 13 :AC RC회로

이론

Capacitor의 교류저항은 X_C=-1/(2πfC)이며, X_C는 Capacitor를 흐르는 교류전류의 주파수가 높을수록 낮아진다. 이러한 특성의 모든 콘덴서들은 교류 성분의 저항뿐만 아니라 에너지 충전을 지연시키는 DC 저항성분 및 충전된 에너지를 방전시키는 손실저항 성분을 함께 갖고 있다. 따라서 Capacitor의 교류저항 성분을 X_C, 그리고 직류저항 성분을 R이라 하면 이의 합성저항을 임피던스라 하고 Z로 표시한다. 전류와 전압과의 관계는 옴의 법칙을 따르며, 임피던스 Z와 위상(Phase)은 다음과 같이 표현한다.

$Z = R - jX_C , ~~~Z = E over I , ~~~ PHI = {tan}^-1 ~-X_C over R$

fig1-20

그림 1-20R-C 회로와 위상관계

그림 1-20은 R-C 직렬회로를 보여주고 있다. R-C회로의 합성저항(임피던스)은 Z = √ R₂ + X_C²가 된다. 그리고 전류에 대한 전압의 위상차도 90°가 아닌 그림 (b)와 같이 된다.

실험 과정

fig1-21

그림 1-21C-R회로와 임피던스(Z)

1. M01의 block e의 R8 좌측 단자와 C2 아래 단자 양단에 교류전원을 그림 1-21 (a)와 같이 연결하고 표 1-13에 따라 주파수를 변화시키면서 E_C ,E_R을 측정하여 해당란에 기입한다. 그리고 임피던스 Z를 주어진 식을 이용해 계산하고 결과를 기록하라.

tab1

실험 1-13.1 AC RC 회로 (그림 1-21 (a)와 같이 구성)

1.결선 방법

1.회로 결선

함수 발생기 연결

전면 패널 Signal Output의 A+ 단자와 block e의 R8 좌측 단자 간을 적색선으로, A- 단자와 C2 아래 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

전압계 연결

전면 패널에 Signal input CH A의 A+ 단자와 block e의 R8 좌측 단자를 적색선으로 연결하고, A- 단자와 R8 우측 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

전면 패널에 Signal input CH B의 B+ 단자와 C2 위 단자(R8 우측 단자) 간을 적색선으로 연결하고, B- 단자와 C2 아래 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

2.결선도

flash

3.측정방법

1전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output을 선택한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 20vpp, amplitude 50%로 설정하고, Frequency를 1k 그리고 Signal을 sine로 선택한 후 on을 클릭하여 1KHz 10Vp-p를 출력한다.
2전면 패널 좌측 메뉴에서 analog input을 선택한다.
Volt & Ampere Meter를 선택하고, CH A와 CH B에서 각각 voltage, pp, ac를 선택하면 측정값이 표시된다. 표 1-13의 해당 주파수 란에 기록한다. CH A는 Ec, CH B는 ER 값이다.
3전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output을 선택한다.
Function Generator창에서 Frequency를 100으로 선택하고 button_arrow를 클릭하여 500Hz frequency 500hz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.

Function Generator창에서 Frequency를 100으로 선택하고 button_arrow를 클릭하여 1500Hz frequency 1.5khz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.

Function Generator창에서 Frequency를 100으로 선택하고 button_arrow를 클릭하여 2000Hz frequency 2khz 가 되도록 하고 2)과정을 수행한다.
4측정이 끝나면 on red2을 클릭하여 함수발생기의 출력을 차단한다.

4.계산

1. 표 1-13에 임피던스 Z를 주어진 식을 이용해 계산하고 결과를 기록하라.