기초회로실험 - RL회로의 과도응답 및 정상상태 응답

RL회로의 과도응답 및 정상상태 응답

1. 실험의 목적
- RC 회로와 RL 회로의 공통점과 차이점을 비교 분석한다
- RL회로의 과도응답과 정상상태응답을 확인한다.

2. 실험 준비물

▶ 오실로스코르 1대
▶ 함수 발생기(Function Generator) 1대
▶ 저항 1㏀ 1개
▶ 인덕터 10[mH]

3. 기초 이론

3. 기초 이론
(1) RL 회로

1) 스위치를 켤 때
전압법칙:
초기조건:
해:

2) 스위치를 끌 때
전압법칙:
초기조건:
해:

커패시터가 한 개 들어 있는 RC회로나 인덕터가 한 개 들어 있는 RL 회로를 1계회로(First Order) 회로라 한다. 1계회로는 회로함수가 항상 1계미분방정식으로 나타나며, 따라서 RC 회로나 RL 회로는 대등한 성질을 갖게 된다
.
그림 1 1계회로 (a) RC 회로, (b) RL 회로

(2) 직류 RL 회로의 특성
저항과 이끎개가 직류 전원에 직렬로 연결된 경우를 생각해 보면 이끎개에 걸리는 전위차는 이므로 키르히호프의 법칙에 따라

이고 이 미분방정식을 풀면

가 되고, 초기 조건 i(0)=i0 에 따라 나타나는 전류특성과 이끎개에 걸리는 전압을 보면

가 된다. 이때 지수부분을 살펴보면 L/R 의 값이 클수록
오랜 시간에 걸쳐 변화하게 된다. 이를 시간상수 라고 한다.

(3) 교류 RLC 회로의 특성
교류 회로를 위와 같은 미분방정식으로 해석하기 위해서는 위상자를 이용하면 편하다. 전압과 전류, 임피던스를 모두 복소수로 계산하고 마지막에 구하려는 물리량은 그 복소수의 허수부만 따는 방법이다. 이러한 방법으로 , 로 놓고 RL, RC 교류회로를 생각하면

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