커패시터와 인덕터

실험 목적
비저항성 회로소자인 커패시터와 인덕터에 관한 기본 성질을 이해하고, RC 또는 RL회로를 통해서 커패시턴스와 인적턴스를 측정해 본다.
실험 이론
커패시터(Capacitor)와 인덕터(Inductor)는 비저항성 소자들로서, 두 개의 대전체 사이에 형성되는 전장과 코일에 생성되는 자장 속에 각각 에너지를 저장한다. 이들 소자들은 저항과는 달리 동적(Dynamic) 특성을 보이며, 커패시턴스(Capacitance) C인 커패시터와 인덕턴스(Inductance)L인 인덕터에 대해서 전류 전압의 관계식은 각각

으로 나타난다.

(1) 커패시터의 직․병렬합성
커패시턴스가 인 두 개의 커패시터를 그림 1과 같이 직렬 및 병렬합성할 때 나타나는 합성 커패시턴스를 각각 Cs, Cp라 하면, 직렬합성의 경우에는

이므로

의 관계가 성립한다. 또, 병렬합성의 경우에는

이므로

의 관계가 성립한다.

(2) 인덕터의 직․병렬합성
인덕턴스가 인 두 개의 인덕터를 그림 2와 같이 직렬 및 병렬합성할 때 나타나는 합성 인덕턴스를 각각 라 하면, 직렬합성인 경우에는

이므로

의 관계가 성립한다. 또 병렬합성인 경우에는

이므로

의 관계가 성립한다.

(3) 페이서(Phasor)
저항, 커패시터, 인덕터로 구성되는 선형회로를 주파수 인 신호원으로 구동시키면, 회로내의 임의 전류 및 전압은 정상상태에서 항상 주파수 를 갖게 된다. 이 관계를 이용하면 회로내의 모든 전류 및 전압은 그 진폭과 위상만에 의해서 일의적으로 규정된다. 예를 들어

의 관계가 성립하므로, v는

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