*제목: rlc회로 *목적:
rlc회로에서 전류를 주파수의 함수로 측정하여 공진현상을 관측한다.이 실험자료의 해석과정을 통해 임피던스와 전류, 전압의 관계를 이해한다.
*방법: 1부 컴퓨터
1.전압센서를 인터페이스의 아날로그 채널 b에 연결하고 신호발생기의 출력단자에 연결도선의 바나나 플러그를 꼽는다.
2.signal output,voltage sensor을 책을 참고하여 설정한다.
3.오실로스코프 화면에 시간축에 대한 신호발생기의 출력전압과 전압센서의 측정전압이 홤께 보이도록 scope 1윈도우를 설정한다.
2부 실험장치 및 측정 실험1 대 의 측정
1.100축전기와 10저항(갈,흑,흑)과 회로기판에 있는 인덕터를 그림 30.3과 같이 연결한다.
2.전압센서의 악어 클립을 10 저항 양단에 극성을 맞춰 연결한다.
3.신호발생기의 설정이 3,20에 되어 있는가 확인한다.
4.‘start버튼을 눌러 측정을 시작한다.‘trigger버튼을 눌러 화면을 정지시킨다.x, y눈금(scale)을 조정하여 파형이 적당한 크기로 잘 보이게 한다.시간축(x)와 눈금조정을 대략 2~10주기의 파형이 화면을 채우도록 한다.맍고스� 파형을 얻으면 ‘stop버튼을 누른다.
5.전압축(y)의 눈금의 크기를 조정하여 의 파형이 스코프 화면의 50% 이상을 채우도록 한다.
6.‘smart tool버튼을 사용하여 의 진폭-실제로는 최고점의 전압 를 측정하여 기록한다.
7.20씩 주파수를 상승시키면서 위의 측정을 반복하여 300까지 측정한다.이 과정에서 필요할 때마다 시간축의 단위를 조정하여 그래프가 잘 보이도록 한다.공진주파수라고 판단되는 주파수 부근에서는 10간격으로 측정한다.
실험2 스코프 x-y 모드에서의 공진조건
1.공진주파수에서는 전압과 전류의 위상이 같아지므로, 신호발생기의 출력전압 와 이 위상이 같아야 한다.이 조건을 사용하여 공진주파수를 찾기로 하고 다음과 같이 스코프 윈도우의 설정조건을 바꾼다.먼저 스코프 화면에 있는 ‘voltage, ch b표시를 마우스로 한 번 눌러 선택하고 도구막대에 있는 remove버튼을 누르거나 키보드의 delete키를 누른다.
2.‘data윈도우에 있는 ‘voltage, ch b’을 마우스로 눌러 잡아당겨 스코프 윈도우의 시간축에 표시되어 있는 조정패널(.ms/div표시’)위에 가져다 놓는다.그러면 스코프 화면은 x-y모드로 전환되어 x축을 , y축을 로 표시하게 된다.이 모드에서 보이는 곡선은 과 의 위상이 다르 경우에 타원으로 디스플레이 하게 된다.
3.신호발생기의 주파수를 미세하게 바꾸면서 화면의 타원이 직선이 될 때까지 계속한다.직선이 되면 이 주파수를 공진주파수 로 기록하고 직선의 최고점을 좌표로 읽어 와 를 기록한다.
4.공진조건에서의 오실로스코프 화면을 bmp파일로 저장하고 공진조건이 아닌 적당한 주파수를 선택하여 오실로스코프 화면을 bmp로 저장한다.
*원리 그림 1과 같이 저항 r` , 인덕턴스 l` , 전기용량 c``
의 교류 직렬회로에서, 저항, 인덕터 및 축전기에 각각 걸리는 전압 ,, 의 합은 전원의 전압 와 같아야 한다.
(1)
r l c
그림 1.rlc 회로
한편, 이 회로에 흐르는 전류 i`` 가
로 표시된다고 하자.이 회로의 각각의 소자에 걸리는 전압은
이므로
(2)
이며 과 는 에 대하여 각각 ,의 위상차를 가지고 있다.식 (2)에서 정의된 x l` omega `l`2 pi `f`` l``
, x c` 1/(omega `c`)`1/(2 pi`f``c`)` (이하 생략)
