[물리실험] RLC회로에 의한 전기적 공명

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2006.03.24 / 2019.12.24
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목차: 1. 목적

2. 이론

3. 기구 및 장치

4. 살험방법

5. 결과

6. 토의
1) 결과 분석 그래프
2) RLC 회로에 전원을 연결할 때, 함수발생기에 직접 연결하지 않고, 직렬 연결된 두 저항 중 하나를 통해서 전원을 공급하는 이유
3) 저항에 따라 Q factor가 달라지는 이유
4) RLC 회로에 전원을 공급하는 저항 양단의 전압보다 축전기 양단의 전압이 높아지는 현상의 이유
5) 실험에 대한 고찰

본문내용: 2. 이론
<그림 2>계가 에너지를 저장하는 방법이 두 가지이고 에너지가 한 저장방법에서 다른 저장방법으로 이동될 때 계는 진동하게 되며 또한 공명현상이 일어난다. 역학계에서 공명현상을 나타낼 수 있는 것은 진자이다. 진자가 앞뒤로 이동할 때 그것의 에너지는 운동에너지로부터 퍼텐셜 에너지 또는 그 역으로 에너지가 이동한다. 진동하는 동안 여러 종류의 마찰력에 의해 에너지가 감소한다. 따라서 일정한 진폭으로 진동하기 위해서는 마찰력에 의해 없어지는 에너지만큼 더해져야 한다. 일정한 간격(진동수)으로 진자를 밀 때 이는 진동수가 진자의 진폭을 결정하는 데 아주 중요하다. 만약 진동수가 공명진동수라 알려진 f0보다 너무 작거나 또는 너무 크면 공명진동수일 때의 진폭보다 매우 작을 것이다. 진동수의 함수로 진폭의 그래프를 <그림1>에서 볼 수 있다.
<그림 1>

실험실에서 역학계의 전자 공명현상을 실험하기는 매우 어렵다. 따라서 이 실험은 <그림 2>에서처럼 전기계를 사용하여 공명 실험을 할 수 있다. 인덕턴스 L과 전기용량 C를 가진 전기회로에서 에너지는 L의 자기장에 또는 C의 전기장에 저장할 수가 있다. C의 방전에 의해 전류가 흐르면 자기장은 L주위에 형성된다. 이 자기장이 증가할 때, 유도기전력에 의한 전류가 원래 C의 극성과 반대방향으로 충전되게 한다.
이런 방법으로 이 과정이 반복된다. 이와 같이 극성이 교번적으로 바뀌는 전압에 의해 진자가 앞뒤로 진동할 때와 같은 방법으로 회로에 앞뒤로 전류가 흐를 것이다. 실제 회로에는 저항 R이 포함되어 있다. 저항 R에 전류가 흐르면 저항에 의해 매 주기동안 어느 양만큼의 에너지가 소모된다.
RLC회로에서 공명진동수 f0(전류가 앞뒤로 흐르는 또는 진동하는 고유 진동수)와 매 주기마다 저장된 에너지와 소모된 에너지와의 비를 나타내는 Q를 측정하게 될 것이다. Q에대한 식은 다음과 같다.
(1)
<그림 2>와 같이 R, L 그리고 C의 각각의 양단전압 VR, VL 그리고 VC의 합은 진동수 f를 가진 사인파 발진기의 전압 Vg와 같다. 또, 똑같은 전류 I가 회로의 모든 소자에 흐른다. 따라서,
R의 양단 전압은 (2)
L의 양단 전압은 (3)
C의 양단 전압은 (4)
이다. 이와 같은 전압들은 사인파로 표현할 수 있다. 그러나 그들의 최대값은 매 주기마다 똑같은 시간에서 일어나지 않는다.

자료평가

그러저럭..............
simdani***
(2011.06.17 08:43:06)

asdfg0***
(2006.10.19 17:56:11)

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