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1. 병렬 공진회로의 특성
1.1. 실험 목적
병렬 RLC 회로의 공진주파수를 실험적으로 결정하고, 공진주파수에서 임피던스 및 전류를 측정하며, 병렬 RLC 회로의 임피던스와 주파수의 관계를 조사하는 것이 이번 실험의 목적이다.
1.2. 기본 이론
1.2.1. 병렬 LC회로의 공진주파수와 특성
병렬 LC회로의 공진주파수와 특성은 다음과 같다.
병렬 LC회로에서 Q(품질계수)가 10보다 크면, 공진주파수는 f_R = 1/(2π√LC)로 표현된다. 즉, 병렬 LC회로의 공진주파수는 LC 성분의 값에 의해 결정되며, 저항 성분의 영향은 무시할 수 있다. 공진주파수에서는 인덕터의 리액턴스(X_L)과 커패시터의 리액턴스(X_C)가 동일하다.
병렬 공진회로에서 Q가 높은 경우, 각 소자에 흐르는 전류는 공진주파수에서 동일한 값을 가진다. 이는 각 소자의 임피던스가 같기 때문이다. 또한 각 소자에 흐르는 전류는 180도의 위상차를 가지므로 서로 상쇄되어 총 전류 I_T는 매우 작아진다. 따라서 병렬 공진회로의 임피던스 Z = V/I_T는 매우 크게 된다.
공진주파수보다 높은 주파수 영역에서는 캐패시터에 흐르는 전류가 인덕터에 흐르는 전류보다 크므로 회로가 용량성을 나타낸다. 반면 공진주파수보다 낮은 주파수 영역에서는 인덕터에 흐르는 전류가 커패시터에 흐르는 전류보다 크므로 회로가 유도성을 나타낸다.
높은 Q를 갖는 병렬 공진회로의 주파수 응답 특성은 직렬 공진회로와 유사하다. 공진주파수에서 임피던스가 최대가 되고 주파수가 멀어질수록 임피던스가 감소하는 특성을 보인다.
1.2.2. 높은 Q를 갖는 병렬 회로의 특성
높은 Q를 갖는 병렬 회로의 특성은 다음과 같다.
첫째, 높은 Q를 갖는 병렬 RLC 회로에서 공진주파수에서 각 소자의 임피던스는 동일하다. 이에 따라 각 소자에 흐르는 전류도 동일하게 된다. 각 소자에 흐르는 전류는 180도의 위상차가 발생하지만, 서로 상쇄되어 총 전류 IT는 매우 작다. 따라서 높은 Q를 갖는 회로의 공진주파수에서 총 전류는 거의 0에 가깝게 ...