기초전기전자공학실험 LAB18 직렬 rlc회로

1. 실험 목적 및 관련 이론

[목졵]
(1) 직렬 RLC 회로의 공진 주파수를 실험을 통해 구한다.
(2) 직렬 RLC 회로의 Q왿� 주파수 특성을 이해한다.
(3) Q왿� 반전력점의 주파수 폭을 이해한다.

[이론]
1) RLC회로에서 공진주파수
RLC직렬 회로에서 저항(R)은 주파수 f왿� 관계없이 일정한 값을 가지고 있다. AC 전압이 가해질 때 콘덴서왿� 인덕터는 전류의 흐름을 방해하는 임피던스 성분을 가지고 있다고 여러 번 언급되었다. 이 회로의 전체 임피던스는 로 요약 가능하다. 를 만족시키는 지점이 임피던스 최소값을 가진다. 그 때 주파수를 ‘공진주파수’라고 부른고, 값은 를 가진다.

2) 공진주파수에서 위상과 역률
공진 주파수()에서 최대 전류는 저항()에 의해서만 제어된다. 왼쪽 그래프는 주파수에 따른 직렬 회로의 전류-전압 위상을 나타냈다. 위상()은 오른쪽 그림을 토대로 삼각비 공식을 이용하여
로 쓸 수 있다. 왼쪽 그래프왿� 삼각비 공식에서 보듯, 공진주파수에서 전압-전류 위상은 0도임을 확인할 수 있다. 다른 말로 표현하면 공진주파수에서 역률은 1이 된다고 할 수 있다.

3) 직렬 RLC 회로에서 저항값과 주파수에 따른 전류 파형 변화
저항값에 따라 전류 진폭이 어떻게 되는지 관찰해보자. 옴의 법칙(V=IR)에 의해 옴의 법칙에 의해서 저항이 커지면 전류가 작게 흐르고, 저항이 작아지면 전류가 크게 흐른다. 아래 왼쪽 그림과 같은 주파수에 따른 전류 크기에서도 저항(R)이 커지면 전류(I)가 작게 흐르면서 파형이 완만한 곡선을 나타낸다. 반면, 저항(R)이 작아지면 공진 주파수 부근에서 전류(I)가 많이 흘러 뾰족한 형태의 곡선이 나타난다.

주파수 응답 곡선에선 그래프의 형태를 정의할 필요가 있다. 완만한 곡선인지 뾰족한 형태인지 정의를 해야 한다. 이때 factor()라는 개념을 사용하게 된다. 그 전에 대역폭()을 먼저 정의해보자. 오른쪽 그림과 같은 곡선에서 대역폭은 진폭(magnitude)의 최대 값을 로 나눈 크기에 해당하는 주파수 폭이다. 그 폭은 오른쪽 그림에서 사이에 해당되는 값에 해당된다.