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[자연과학] 임피던스 측정(測定) R-L-C

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작성일18-04-21 09:51

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(2) 함수발생기의 출력전압을 0V로 해둔다. (멀티미터로 측정(measurement)된 전류와 전압은 실효값임을
주의하라.)
(4) 전원의 전압을 0.5V씩 증가시키면서 과정(3)을 반복 측정(measurement)한다. 예를들어 60 Hz의 교류회로에서는 1초
에 120번의 방향변화가 일어난다. 따라서 회로에 걸리는 총 교류전압 V는
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(6)

ㆍ 식 (2)를 식 (3), (4), (5)에 대입하면
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(7)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(8)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(9)
가 된다. 이를 벡터 도형법으로 써서 표시하면 그림 2와 같이 되며, 이로부터 회로에 걸리는 총 교류 전압의 최대값
ㆍㆍㆍㆍㆍ…(생략) ㆍ(10) 이 된다.
(6) 그래프의 기울기로 부터 최소 자승법을 이용해서 저항 R, 인덕턴스 L, 임피던스 Z를 구한다.
(3) 전원을 on하고, 출력 전압은 0.5 Volt에, 주파수 f는 1,000 Hz 근처에 위치시킨 다음, 멀티미터를 이용해 전압 V, VR, VL, I, 진동수 f 를 측정(measurement)한다. 따라서, 전압 V와 전류 I는 다음과 같이 표현이 된다 .
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(1)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(2)
여기서 표시되는 VM 과 IM 은 각각 전압과 전류의 최대값이며, t는 시간, ω는 2π/T 또는 2πf로 표
시되는 각진동수이고, f는 주파수로서 cycle/s 또는 hertz(Hz)로 표시되며, Ψ는 I의 초기위상이다.
2. 원 리
ㆍ 직류회로에서 전류는 한 방향으로 흐른다.

3. 실험방법






a. R-L 회로에서의 R, L 및 Z 측정(measurement)
(1) 함수발생기의 전원이 off 되어 있는가를 확인한 후, 교류 전원으로 함수발생기를 사용하여 Bread Board에 저항과 Inductor로, 그림 3 처럼 직류 R-L 회로를 구성한다. 식 (8), (9)에서 VL 과 VC 가 최대값 VLM과 VCM에 이를 때 위상과 VR이 최대값 VRM을 가질 때 위상을 비교하면 π/2와 -π/2의 위상차를 갖게된다.
b. R-C 회로에서의 R, C 및 Z의 측정(measurement)
(1) 함수발생기의 전원이 off 되어 있는가를 확인한 후, 교류전원으로 함수 발생기를 사용하여 Bread
Board에 저항과 Capacitor로, 그림 4 처럼 직류 R-C 회로를 구성한다.

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설명
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<임피던스 측정(measurement)(R-L-C)>
1. 목 적
ㆍ 저항, 코일 및 콘덴서로 구성된 교류회로에서 저항 R, 인덕턴스 L, 전기용량 C를 각각 측정(measurement)하고, 직
렬 R-L-C 회로의 임피던스를 구한다.
(3) 전원을

[자연과학] 임피던스 측정(測定) R-L-C



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순서




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레포트/자연과학
다. 이와같이 교류에서는 전압 V와 전류 I의 순간값은 계속 변한다.
교류전압 V와 전류 I를 저항 R, 인덕턴스 L, 전기용량 C의 직렬회로에 가하는 경우를 생각해보자. (그림 1) 이 회로에서 R, L, C 각각에 걸리는 전압 VR, VL, VC는
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(3)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(4)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(5)
이다.
(2) 파형발생기의 출력전압을 0V로 해둔다. 그러나 교류회로에서는 한 방향으로 잠깐 흘렀다가 방향
을 역방향으로 같은 시간동안 흐르고는 다시 방향을 바꾼다.

ㆍ 또 식 (7), (8) 및 (9)에서 최대 전압값은 일 때와 일때의 값이므로 그때의 최대 전압값을 VLM, VRM, VCM 이라 하면
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(11)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(12)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(13)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(14)
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(15)
ㆍ 직류회로의 저항에 해당하는 교류회로의 임피던스 Z는
로 표현되며 식(10)에 의해서
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(16) 가 되며 위상각 ψ는
ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ(17) 이다.
(5) 위 실험결과로 부터 VR:I, VL:I, V:I의 그래프를 그린다.

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