본문내용
1. 실험 개요
1.1. 인덕터의 리액턴스 측정
인덕터의 용량성 리액턴스를 측정할 수 있다. 직렬 인덕터와 병렬 인덕터의 리액턴스를 비교할 수 있다.
부품의 표시값과 실제 측정값을 확인했다. 인덕터 L1과 L2의 표시값은 100mH였고 실제 측정값은 105mH로 동일했다. R1의 전압을 측정한 결과 324mV였고, 이를 통해 전체 전류 It를 345uA로 계산할 수 있었다. 인덕터 L의 전압 VL을 측정하여 유도성 리액턴스 XL을 3.1kΩ으로 구했다. 인덕턴스 L은 공식 L = 2πfXL을 이용하여 99mH로 계산되었다.
직렬로 연결된 두 인덕터의 전체 유도성 리액턴스는 XLT = XL1 + XL2 = 6.2kΩ이었고, 병렬로 연결된 두 인덕터의 전체 유도성 리액턴스는 XLT = (XL1 * XL2) / (XL1 + XL2) = 1.55kΩ이었다. 이를 각각의 측정값 7.3kΩ, 1.32kΩ와 비교하면, 인덕터가 직렬 연결될 때는 각 인덕턴스를 더하고 병렬 연결될 때는 병렬 저항처럼 계산할 수 있음을 확인했다.
인덕터 두 개를 직렬로 연결했을 때의 전체 인덕턴스는 232mH, 병렬로 연결했을 때는 43.6mH였다. 이는 각각의 인덕터 값 105mH를 더한 것과 절반인 것과 유사했다. 따라서 인덕터의 직렬 연결과 병렬 연결 시 인덕턴스 값을 계산할 수 있음을 실험을 통해 검증했다.
주파수 오차가 발생하면 유도성 리액턴스 XL = 2πfL에 영향을 미쳐 오차가 발생한다. 주파수가 증가하면 유도성 리액턴스가 커지고, 주파수가 감소하면 유도성 리액턴스가 작아진다.
이번 실험에서는 오실로스코프로 전압을 측정하고 옴의 법칙으로 전류를 구한 뒤, 다시 옴의 법칙으로 유도성 리액턴스 XL을 구했다. 그 후 L = 2πfXL 공식을 이용하여 인덕턴스 값 L을 계산했다. 실효값이 아닌 피크-투-피크 값을 사용했지만, 이에 따른 영향은 없었다. 실효값으로 측정해도 옴의 법칙 적용 시 분자와 분모가 모두 동일하게 변경되므로 최종 계산 결과에는 차이가 없기 때문이다.
1.2. 직렬 인덕터와 병렬 인덕터의 리액턴스 비교
실험을 통해 직렬 인덕터와 병렬 인덕터의 리액턴스 특성을 분석할 수 있었다. 먼저 단일 인덕터의 경우, 표시값은 100mH이고 측정값은 105mH로 유사한 결과를 얻었다. 이후 인덕터 L1과 L2를 직렬로 연결하여 전압과 전류를 측정하였는데, 옴의 법칙을 이용하여 전체 유도성 리액턴스 XLT를 계산한 결과 7.3kΩ으로 나타났다. 이는 각 인덕터의 리액턴스 XL 3.1kΩ씩을 더한 값과 유사하다. 따라서 직렬 연결된 인덕터의 총 리액턴스는 각 인덕터의 리액턴스를 더한 값과 같다는 것을 알 수 있었다.
반면 L1과 L2를 병렬로 연결한 경우, 전체 유도성 리액턴스 XLT는 1.37kΩ으로 측정되었다. 이는 각각의 리액턴스 3.1kΩ을 병렬로 계산한 값인 1.55kΩ과 유사하다. 병렬 연결된 인덕터의 총 리액턴스는 각 인덕터의 리액턴스를 병렬 공식으로 계산한 것과 유사한 결과를 보였다.
이를 통해 인덕터를 직렬로 연결하면 각 인덕터의 리액턴스가 더해지고, 병렬로 연결하면 병렬 공식에 따라 리액턴스가 감소한다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 인덕터 값이 직렬과 병렬에 따라 달라지는 특성도 살펴볼 수 있었다.
2. 실험 데이터
2.1. 부품 표시값과 측정값
실험에 사용된 부품들의 표시값과 실제 측정값은 다음과 같다. L1과 L2는 표시값이 100mH였고, 실제 측정값은 105mH로 나타났다. R1의 경우 표시값이 1.0kΩ, 실제 측정값도 1.0kΩ으로 확인되었다. 이를 통해 부품의 표시값과 실제 측정값이 대체로 일치하는 것을 알 수 있다. 전체 전류 It는 표시값과 같은 345μA로 측정되...
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