[회로이론실험 예비레포트] 휘트스톤브리지,노턴 정리

소개글

회로이론 실험 예비레포트로서

휘트스톤브리지
노턴 정리

각각의 실험에 대해서

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 이론적배경
4. 실험순서
5. 결과예측
6. 참고문헌

6가지 카테고리를 정확하게 지켜가면서 성실히 작성한 예비레포트입니다

총 16page 분량의 레포트이며 A+받은 레포트입니다.

목차

각각의 실험에 대해서

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 이론적배경
4. 실험순서
5. 결과예측
6. 참고문헌

6가지 카테고리를 정확하게 지켜가면서 성실히 작성한 예비레포트입니다

본문내용

3. 이론적 배경

- 노턴 정리는 테브낭 정리와 비슷한데 구동원을 전류원 하나와 병렬로 연결된 저항 한 개로 대치시켜 복잡한 회로를 간략화시킨다. 노턴전류는 구하려는 단자를 단락시키고 이 를 통해 흐르는 전류와 같고, 노턴저항은 테브낭 저항과 같다.

- 트랜지스터 회로와 같이 전압원 보다 전류원을 고려해야 할 경우에 노턴 정리를 이용하 여 등가회로를 구성할 수 있다. 그림 11.1 (a)는 부하저항 Rl을 포함하는 회로를 블록도 로 나타낸 것이고, 그림 11.1 (b)는 그 회로에 대해 노턴 정리를 적용시킨 등가회로를 나타낸 것이다. 부하전류 Il은 다음 식으로 구할 수 있다. [Il=Rn/(Rn+Rl)*In]

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- 그림 11.2의 회로를 보자. 먼저 부하저항을 제거하여 A와 B 단자를 단락시키고 이 때 단락된 AB 사이를 흐르는 단락전류를 구하면, 이 전류가 그림 11.2(b)에서 보는 바와 같이 노턴의 등가전류 In이 된다. [In=V/(R2+R1)=100/200=0.5A]
- 다음 노턴의 등가저항은 테브낭의 정리에서 테브낭 등가저항을 구하는 것과 같으므로, 그림 11.2 (c)의 회로에서처럼 우선 부하저항을 제거하기 위해 개방시키고 내부전원을 제거하기 위해 단락시킨 후, 부하저항을 개방한 단자에서 들여다 본 합성저항을 구하면 된다. 여기서 구한 합성저항이 바로 노턴 등가저항 Rn이 되고, 그림 11.2 (d)의 회로에 서처럼 노턴 등가전류 In과 병렬로 연결된다. 그럼 전류 Il은
[In=Rn/(Rn+Rl)=0.5/450=0.111A]. 이 값은 테브낭의 정리에서 구한 값과 같다.
- 두 개 이상의 전원을 포함한 DC 회로에 대한 노턴 정리의 적용을 해본다. 그림 11.3 (a)와 같은 두 개의 전원을 포함한 DC회로를 생각해 보자. 노턴 등가전류를 구하기 위 해 Rl을 개방하면 그림 11.3 (b)의 회로와 같이 된다. 이 회로에서 2개의 폐회로망이 형 성되는데 ADGFCBA로 이루어진 폐회로망을 폐회로망 1이라 하고, DCFGD로 이루어지 는 폐회로망을 폐회로망 2라 하고, 각각 회로망에 흐르는 전류를 I1과 I2라 하자. 전류 I1을 구하기 위해 폐회로망 1에 키르히호프의 법칙을 적용시키면
[100-I1(1000)=0, I1=100/1000=0.1A]이고, 폐회로망 2에서는
[150-I2(2200)=0, I2=150/2200=0.0682A]와 같이 되어, I1과 I2의 차가 구하고자 하는 노턴 등가전류 In이 된다. [In=I1-I2=0.0318A]. 노턴 등가저항을 구하기 위해 그림 11.3 (a)의 회로에서 Rl을 개방하고 내부전원을 단락시키면 그림 11.3 (c)의 회로가 된 다. 이때 단자 FG에서 들여다 본 합성저항이 노턴 등가저항 Rn은 다음과 같다. [Rn=R1*R2/(R1+R2)=2200*1000/(2200+1000)=687.5Ω]. 이 등가저항은 노턴의 등가 전류 In과 병렬연결되어, 그림 11.3 (d)와 같은 노턴 등가회로를 구성하게 되어, 이 회로
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로 인해 Rl에 흐르는 부하전류 Il을 다음과 같이 구할 수 있다.
[Il=Rn/(Rn+Rl)*I=687.5/(687.5+1200)*0.0318=0.0115A]




4. 실험 순서
① <그림 14-2 (a)>의 전류원 회로를 구성한다. Rs가 최대 저항값을 갖도록 조정하고 전 압원은 -15V로 한다. FET의 핀 배열과 브레드보드의 연결 그림은 <그림 14-2 (b)>를 보면 알 수 있다. 실험할 저항은 <순서 3>에서 더해진다.

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② 그림에 보인 전류원의 다리 사이에 0~10mA 전류계를 연결한다. Rs를 조정하여 전류 계가 5.0mA를 지시하도록 한다. 전류계의 내부저항은 무시한다.
③ <표 14-1>에 표시된 각 실험저항들을 측정하여 기록한다. 그런 다음 한번에 하나씩, 전류계의 (+)단자에 연결된 선을 각 저항으로 이동하여 전류계와 직렬로 각 실험저항 들을 연결한다. 전위차계는 조정하지 않는다. <표 14-1>의 각 저항을 통해 흐르는 전 류를 측정하고 기록한다. 전류원이 모든 실험저항들에 대해 대체적으로 일정한 전류를 공급하는지 관찰한다.
④ <도면 14-1>위에 <순서 3>에서 구한 데이터를 갖고 전류의 함수로 저항값에 대한 그 래프를 그린다.
⑤ 이번 실험에선 같은 브레드보드의 다른 쪽에 회로를 더한다. <순서 1>에서 구성한 전 류원 회로는 그대로 둔다. <표 14-2>에 표시한 각 저항의 저항값을 측정하고 기록한 다. 그리고 <그림 14-3>과 같은 T회로를 구성한다.

⑥ <그림 14-3>의 T회로에 대해서 A와 B단자에서 구한 노턴 등가회로를 계산한다. 노턴 8주차 실험 예비보고서
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회로를 계산하는 데 측정한 저항값을 사용한다. 보고서의 주어진 공간에 노턴회로를 그 린다.
⑦ 노턴회로가 정확히 구해졌는지 빨리 알 수 있는 방법은 테브낭 회로를 구해서 그 결과 Page No. 8
에 노턴 정리를 적용하는 것이다. 보고서의 주어진 공간에 이 과정을 보인다.
⑧ 전류원에 있는 Rs를 조정하여 전류계가 노턴전류의 계산값을 지시하도록 한다. 5kΩ 전 위차계를 가지고 <순서 6>에서 구한 노턴저항값이 되도록 조정한다. 전류원과 병렬로 노턴저항을 연결하여 노턴 등가회로를 구성한다. 이 과정의 회로와 브레드보드 연결은 <그림 14-4 (a)와 (b)>를 보면 알 수 있다.

⑨ 노턴회로를 정확히 구성했다면 어떤 부하에 대해서도 T회로와 같은 결과를 얻을 것이 다. 노턴 회로에서 전류계를 제거한다. <표 14-3>에 두 회로에서 구한 무부하시의 전 압을 기록한다. 그리고 T회로와 노턴회로에 <표 14-3>에 표시한 부하저항을 연결한다. 각 부하저항에 걸리는 출력전압을 측정하여 기록한다.
5. 결과 예측

- 노턴 회로가 테브낭 회로와 다른 점은 전압원 대신 전류원을 사용하고, 저항을 직렬이 아닌 병렬로 연결 된다는 것이 가장 크다. 전류원이 사용되는 경우에 노턴 정리가 테브 낭 정리보다 더 유용하고 위의 순서대로 하면 복잡한 회로를 전류원과 병렬로 연결된 저 항으로 구성된 노턴 회로를 구하고, 실험으로 확인 할 수 있을 것이다.

참고 자료

이론과 함께 하는 디지털 회로실험/ 한학근 저/ 문운당
To accompany FLOYD, 기초회로실험 -원리와 응용
닐슨 회로이론 기본교재
회로이론 / 박송배 / 문운당
전기∙전자 회로실험/ 이현수, 백승명/ 태영문화사
기초회로실험 원리와 응용/김문갑, 유태훈, 정성순, 황선표, 최귀열/광문각