[부산대 이학전자실험] 2. RC filter, RLC filter 실험

소개글

부산대학교 이학전자실험 - 실험 2. RC filter, RLC filter 실험

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의 및 결론
8. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
RC filter을 이해하는 것을 목적으로 한다. Oscilloscope 전반적인 사용법 숙지하고 Input coupling, Bandwidth limit, Volts/division 및 Seconds/division을 이해하고 Trigger position과 Trigger source를 이해하도록 하여 AC 신호의 측정법을 숙지한다. 그리고 oscilloscope의 입력 capacitance에 따른 측정문제를 인식하고 cut of frequency , 를 확인한다.

2. 실험 원리
- RC 회로
(1) 충전

그림 충전상태의 RC 회로

축전기는 처음상태에 완전히 방전되어 있어 전하량이 없다고 하면 이 된다. 스위치를 닫아주면 전지에 회로에 걸리는 전압은 다음과 같다.

는 축전기 양극판에 걸리는 퍼텐셜 차이이다. 전지의 양극에 연결된 축전기 윗부분의 퍼텐셜이 밑부분보다 높기 때문에 이 항은 음수값을 가진다. 따라서 축전기를 지나가면서 퍼텐셜이 떨어지게 된다. 위의 식은 미지수가 I와 Q, 두 개이나 두 변수가 서로 의 관계를 만족하므로

으로 나타낼 수 있다. 여기서 라고 하면 가 되어 위의 식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

위의 식을 적분하면 이 되고, t=0일 때 이 되므로 x는 와 같이 표현된다. 그리고 이므로 으로 표현할 수 있고, 따라서 위의 식에서 축전기에 충전되는 전하량 Q를 표시하면 다음과 같다.

그림 RC회로에서의 충전상태 V-t 그래프

여기서 축전기에 걸리는 전압 로 표현하면 이고 이 식을 그래프로 표현하면 그림과 같은 그래프를 얻을 수 있다.

전하 를 시간에 대해 미분한 것이 축전기를 충전하는 전류 이므로 이고, 식을 그래프로 나타내면

그림 RC회로에서 충전상태 I-t 그래프

그래프를 보면, 축전기를 충전시키면 초기에는 보통의 도선처럼 전류가 흐르다 오랜 시간이 지나면 전류가 끊어진 도선처럼 된다.

참고 자료

부산대학교 Plato_ (https://plato.pusan.ac.kr/)
RC 회로의 충전/방전_그림 (https://saegil.tistory.com/)
Low pass filter_ (Wikipedia_https://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter)
High pass filter_ (Wikipedia_https://en.wikipedia.org/wiki/High-pass_filter)