교류회로 / 일반물리학실험II / 결과보고서 A+

소개글

실험과목 A+입니다.

목차

1. 실험 목적1
2. 실험 원리1
3. 실험 기구 및 재료4
4. 실험 방법4
5. 측정값6
6. 실험 결과9
7. 결과에 대한 논의17
8. 결론18
9. 참고문헌 및 자료 19

본문내용

1. 실험 목적
저항 및 축전기(capacitor)로 구성된 직렬 회로에서 교류 전압과 교류 전류를 측정하여 저항 (resistance), 전기용량(capacitance)의 특성을 이해하고 직류 회로와의 차이점을 배운다.


2. 실험 원리
직류 회로에서 전압과 전류는 시간에 따라 변하지 않고 일정하지만 교류 회로에서는 전압 와 전류 는 시간에 대한 함수이며, 다음과 같이 표현할 수 있다.


여기서 와 는 각각 전압과 전류의 진폭(최댓값)이며, 는 또는 로 표시되는 각진동수이다. 그리고 는 진동수로서 Hz 또는 로 나타내며 는 위상 상수 즉 전압 에 대한 전류 의 위상차를 나타낸다.


[그림 1] 회로

그림 1과 같이 교류 기전력 를 저항 과 전기 용량이 인 축전기와의 직렬 회로에 가하는 경우를 생각해보자. 이 회로에서 , 각각에 걸리는 전압, 는 다음과 같다.


임의의 시간에 회로의 각 요소에 걸리는 전압의 합은 다음과 같이 교류 기전력 ℇ와 같으며
ℇ
가 된다. 한편, 식 를 식 , 에 대입하면


로 주어진다. 여기서 는 에 대해 -/2의 위상차가 나는 것을 알 수 있으며, 각 요소의 전압의 진폭을 , 이라 하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.


이들의 진폭을 벡터 도형법으로 나타내면 그림 2와 같이 되며, 이로부터 회로에 걸리는 총 교류 전압의 진폭은 다음과 같다.

에서 을 용량성 리액턴스(capacitive reactance)라 하며, 로 나타낸다.

여기서 전기용량 는 F(Farad)로 단위를 표시하며, 는 저항 과 같은 (ohm)의 단위를 갖는다.
식 , , 그리고 로부터 교류 회로에서 전압과 전류의 관계는 다음과 같다.


여기서 임피던스 를 도입하여 로 표현하면

가 된다. 그리고 위상 상수 는 아래와 같다.

참고 자료

부산대학교 물리학 교재편찬 위원회, 『일반 물리학 실험』, 개정 4판, p.**