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최대 전력 전송
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1. 이론적 배경
- 전력이란
단위 시간당 일의 양으로 정의 되며 단위는 W 이다. 저항성 부하 R에 걸리는 전압 V, R에 흐르는 전류 I 및 이에 의해 소비된 전력 P 사이의 관계식은 다음과 같다.
- 전력의 최대 전송
A
그림 1
그림 1은 전원 로부터 부하저항 에 전력을 전달하는 회로를 보여준다. 회로 자체는 전원의 내부저항을 포함하는 저항 를 갖는다. 이 회로를 통해서 전원과 부하사이에 최대 전력 전송이 일어나려면 얼마만큼의 저항값이 필요한지를 알 수가 있다. 에 의해 소비되는 전력의 계산식은 다음과 같다.
의 값은 전압 와 회로의 총 저항에 의해 결정된다.
여기서 는 전원의 내부저항과 부하에 전력을 전달하는 회로의 저항을 나타내게 된다.
P
그래프
식을 통해서 RC = RL가 될 때 최대 전력값을 갖게 된다. 이것은 RL의 값을 변화시키면서 전력값을 계산해보면 역시 같은 결과가 나온다. 그 결과를 그래프로 나타내면 아래 그래프와 같다.
2. 실험 방법
우리는 라고 정하였다.
1. 저항 의 저항값을 저항모드로 정확히 값을 측정한다.
2. 전압원을 0V로 맞추고 가변 저항 을 연결하여 아래 그림 2와 같이 회로를 구성한다.
3. 전압원을 10V로 맞춰준다.
4. 을 조절하면서 에 흐르는 전류 를 전류 모드로 측정하고 에 걸리는 전압 V를 전압모드로 측정한다.(에 걸리는 와 V를 각각 20개씩 측정한다.)
5. 에 걸리는 저항값을 저항 측정 모드로 측정한다.
6. 값에 따라서 전력 P를 계산하여 그래프로 그려본다.
7. 에 소비되는 전력값의 최대값이 임을 확인해 본다.
8. 계산값과 측정값을 비교해서 그래프 1와 같은 모양이 나옴을 확인해 본다.
그림 2
- 실험을 하기 위한 회로 구성
3. 실험 결과
- 측정 결과 (단위 : , = , = , = , = W )
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2012.02.29
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