실험물리 예비/결과 AC Circuit(교류 회로) / Impedance (임피던스) (커패시더, 인덕터) 등록 - 논문대필

From : http://www.needreport.com/index.php?document_srl=326558
실험물리 예비/결과 AC Circuit(교류 회로) / Impedance (임피던스) (커패시더, 인덕터) 등록

자료 (압축파일).zip

실험물리 예비/결과 AC Circuit(교류 회로) / Impedance (임피던스) (커패시더, 인덕터)

서강대학교 물리학과 실험물리학1의 실험 예비레포트와 결과레포트를 병합하여 올립니다. 해당 과목 A+를 받았습니다.결과보고서는 제가 실험한 데이터로 작성되었습니다. 따라서 이론적인 값과 다소 차이가 있을 수 있지만 오차에 대한 분석이 포함되어 있습니다. 또한 실험의 내용은 담당 조교에 따라 일부 상이할 수 있습니다.본문 내용을 많이 입력하고 싶지만 레포트에 수식이 다수 포함되어 있어 옮기는 것에 한계가 있습니다. 파일 안에는 완벽한 수식처리가 되어있습니다.

예비 레포트 (프리 레포트, 예비 보고서)

1. 실험 목표

2. 이론

3. 재료 및 장비

4. 실험 방법 (과정)

5. 참고 문헌

결과 레포트 (결과 보고서)

1. 실험 결과 정리 (실험 데이터)

2. 분석 및 토의

3. 참고 문헌1.1. 커패시터와 용량성 리액턴스

1.1.1. (12V DC) LED와 커패시터

커패시터의 충전에 눈에 띠는 정도의 시간이 소요됨을 확인할 수 있었다. 즉 무시할 정도가 아니다. LED의 저항을 무시하고 RC직렬 회로에서 키르히호프 법칙을 사용하면 전원을 이라 했을 때 가 된다. , 임을 이용하면 의 미분방정식을 얻는다. 이 미분방정식을 풀고 처음 전하량을 0이라 놓으면 가 된다. 시간이 무한히 지난다면 ()만큼 충전이 될 것이다. 커패시턴스(전기용량) C는 직렬과 병렬에서 0.0999, 100.1이고 R=1kOhm이므로 RC는 각각 99.9, 100100가 된다. 대체로 시간상수 로 놓는데, 가 된다. 즉 직병렬 각각 99.9, 100100초 후에 63%가 충전될 것이라는 뜻이다. 따라서 실험을 진행하는 짧은 시간동안 에 근접하지 못한 전하량만을 얻었을 것이다. 즉 표에 표기한 전하량에 못 미치는 양 만큼 충전되었을 것이다. 앞에서 구한 에 충전한 시간을 대입하면 이론적으로 어느 정도 충전되었을지 구할 수 있다. 실험을 진행할 때 커패시터에 걸리는 전압이 12V가 채 되지 않았다. 이는 저항 과 LED의 저항 때문일 것이다.

1.1.2. (1.0Vrms 1kHz) 용량 리액턴스 측정 RC회로

함수발생기에서 설정 했으나 전압을 1.0Vrms로 설정했지만, 출력 저항을 제대로 설정하지 않고 50Ω으로 하는 실수를 하였다. 합성 전압은 으로 구하였는데 이 값이 1V가 되었어야 의도한 대로 실험이 될 수 있을 것이다. 대략 2배 정도 측정되었으므로 함수 발생기의 내부 저항에 비해 출력 저항이 월등히 크다는 뜻이다. 따라서 함수발생기의 출력 모드를 High-Z로 바꾸면 1V에 근사한 값을 얻을 수 있었을 것이다. 이하 실험에서는 High-Z모드로 제대로 설정했다.

X_C 실험값과 이론값의 오차율은 커패시턴스가 낮을수록 커지는 경향을 보였다. 0.01uF에서는 상당히 큰 오차율을 보였다. 그러나 합성저항 은 세 경우가 비슷한 것을 보아, 외부로 손실되는 전압 보다는 커패시터와 저항의 전압 분배의 오차라고 보는 것이 타당하다. 다시 말해서 커패시터에 이론보다 낮은 전압이 걸렸거나 저항에 높은 전압이 걸렸을 것이다. 커패시터가 손상되어 커패시턴스가 낮을 수 있지만 새 부품을 사용하였기 때문에 그럴 가능성은 낮다. 무시했던 도선 저항 또는 멀티미터의 저항 등을 원인으로 생각할 수 있다. 저항에 너무 높은 전압이 측정된 것도 큰 원인이다. 그러나 위에서 언급한 함수발생기의 출력 모드 설정 오류로 실제 가해진 전압을 알 수가 없어 어느 정도가 실제 이 원인에 의한 것인지 생각하기 힘들다.

자료 (압축파일).zip