소개글
"용량성 리액턴스"에 대한 내용입니다.
목차
1. 커패시터의 리액턴스
1.1. 실험목적
1.2. 실험재료
1.3. 이론요약
1.4. 실험순서
2. 캐패시터의 리액턴스(Xc)
2.1. 실험 목적
2.2. 관련이론
2.2.1. 캐패시터(Capacitor)
2.2.2. 교류회로에서의 캐패시터
2.3. 실험방법
2.4. 실험결과
2.5. 고찰
3. 커패시터와 인덕터
3.1. 실험 주제
3.2. 실험 기기
3.3. 실험을 위한 기초 이론
3.3.1. 커패시터
3.3.2. 인덕터
3.4. 실험
3.4.1. 커패시터 용량을 읽는 법
3.4.2. 용량에 따른 리액턴스 변화
3.4.3. 주파수에 따른 리액턴스의 변화
4. 참고 문헌
본문내용
1. 커패시터의 리액턴스
1.1. 실험목적
실험의 목적은 커패시터의 용량성 리액턴스를 측정하고 직렬 커패시터와 병렬 커패시터의 리액턴스를 비교하는 것이다. 커패시터의 용량성 리액턴스는 교류 회로에서 커패시터가 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 척도이다. 직렬로 연결된 커패시터들의 전체 용량성 리액턴스는 개별 커패시터의 리액턴스와 다르게 나타나며, 마찬가지로 병렬로 연결된 커패시터들의 전체 리액턴스도 변화한다. 이를 통해 커패시터의 특성을 이해하고 회로 설계에 활용할 수 있다.
1.2. 실험재료
LED : 2개, 저항 : 1.0 kΩ 1개, 커패시터 : 0.1uF, 0.047uF 1개씩이다.
1.3. 이론요약
커패시터에 흐르는 전류는 커패시턴스 값과 '전압의 변화율'에 정비례한다. 전압의 변화(기울 기)가 가장 큰 순간에 전류의 크기도 가장 크다. 커패시턴스가 커지거나 주파수가 높아져도 전 류의 크기가 커진다. 이 때문에 아주 높은 주파수에서는 커패시터를 단락(short)된 도선으로 생 각할 수 있다.
교류전류가 흐르는 것을 방해하는 성질을 리액턴스(reactance)라고 하며 저항(resistance) 과 마찬가지로 Ω 단위로 측정된다. 커패시터가 갖는 리액턴스를 용량성 리액턴스(capacitive reactance)라 하며 기호로는 Xc로 나타낸다. 용량성 리액턴스 Xc는 다음 식으로 정의된다.
Xc=1/(2πfC)
여기서, f는 신호발생기의 주파수[Hz]이고 C는 커패시턴스[F]이다.
옴의 법칙은 교류회로에서도 적용되는데 커패시터에 대해서는 다음 식으로 표시된다. 즉 커패시터에서 커패시터의 양단에 걸리는 전압(V)은 커패시터에 흐르는 전류(I)와 커패 시터의 리액턴스(X)의 곱과 같다.
Vc = IcXc
1.4. 실험순서
실험 순서는 다음과 같다.
1. 에 표시한 커패시터를 앞에 가져다 놓는다. 커패시턴스 브리지(capacitance bridge)나 LCR 미터처럼 커패시턴스를 측정하는 계측기가 있으면 커패시턴스 값을 측정하여 에 기록하여라(계측기가 없으면 표시값을 그대로 써넣어라). 저항 R1의 값도 측정하여 기록하여라.
2. 의 회로를 꾸며라. 함수발생기를 주파수 1.0 kHz, 크기 1.0 Vm의 정현파로 맞추어라. 정현파의 크기를 맞출 때는 함수발생기를 회로에 연결한 상태에서 멀티미터(AC V)로 실효전압을 측정해야 한다. 오실로스코프로 함수발생기의 주파수와 전압의 크기가 제대로 조정되었는지 측정하여 확인하여라.
3. 직렬회로에서는 저항과 커패시터에 흐르는 전류가 전체전류와 같다(IR=Ic=IT). 저항에 옴의 법칙을 적용하면 회로에 흐르는 전류를 쉽게 구할 수 있다. 멀티미터로 저항의 양쪽 단자에 걸리는 전압 VR 의 실효값을 측정하여라. 측정된 전압을 의 '커패시터 C1'로 표시된 열에 기록하여라. VR의 측정값을 저항 R1값으로 나누어 회로의 전류를 계산한 다음 에 기록하여라.
4. 커패시터의 양쪽 단자에 걸리는 전압 V의 실효값을 측정하여라. 측정된 전압을 의 '커패시터 C2'로 표시된 열에 기록하여라.
7. 회로에서 C1 과 C2를 직렬로 연결하여라. 두 커패시터를 한 개의 커패시터인 것처럼 취급하여 두 직렬 커패시터 전체의 전압을 측정하면 직렬 연결된 두 커패시터를 합성한 전체 용량성 리액턴스를 구할 수 있다. 다음 순서로 이를 구해보자. 측정결과를 에서 '직렬 커패시터'로 표시된 열에 기록하여라.
(a) 함수발생기를 1 kHz, 1.0 Vrms 정현파로 맞춘다. 의 방법으로 저항 양단의 전압 V 을 측정하고 이를 저항값으로 나누어 회로의 전류 IT 를 구한다. 측정 전압과 전류를 에 기록하여라.
(b) 직렬로 연결된 C과 C. 전체의 전압 VCT를 측정하고 에 기록하여라.
(c) 옴의 법칙을 적용하여 직렬 커패시터의 전체 용량성 리액턴스 XCT를 구하여라. 이때,...
참고 자료
BUCHLA, DAVID M. , 「실험_19 펄스 측정」,『Floyd의 기초회로실험』, 성진미디어, 2020, 207-210쪽.
