실험 3 : RC & RL Circuit

【 이론 】

(1) Capacitor의 교류저항은

$$ X_C = -1 / (2 pi fC)

이며,

$$ X_C

는 Capacitor를 흐르는 교류전류의 주파수가 높을수록 낮아진다. 이러한 특성의 모든 콘덴서들은 교류적 성분의 저항뿐만 아니라 에너지 충전 을 지연시키는 DC 저항성분 및 충전된 에너지를 방전시키는 손실 저항성분을 함께 갖고 있다. 따라 서 Capacitor의 교류저항 성분을

$$ X_C

, 그리고 직류저항 성분을 R이라 하면 이의 합성저항을 임피 던스라하고 Z로 표시한다. 전류와 전압과의 관계는 오옴의 법칙을 따르며, 임피던스 Z와 위상 (Phase)은 다음과 같이 표현한다.

그림 3-9는 R-C 직렬회로를 보여주고 있다. R-C회로의 합성저항(임피던스)은

$$ Z = sqrt {R^2 + X_C ~^2}

가 된다. 그리고 전류에 대한 전압의 위상차도 90°가 아닌 그림 3-9 (b)와 같이 된다.

(2) Inductor의 교류저항

$$ X_L

의 특징은 회로에 흐르는 전류와 전압의 위상이 90°차이를 갖는다. 그 러나 Coil에 DC 저항성분인 R이 직렬로 들어있다고 하면 이의 합성저항(임피던스) Z는 다음식으로 나타내고 전압과 전류의 관계도 오옴의 법칙을 따른다.

그림 3-10은 R-L직렬회로를 나타내며 합성저항(임피던스)은

$$ Z = sqrt {R^2 + X_L ~^2}

가 된다. 그리고 회로에 DC 저항성분 R이 있게 되면 전류에 대한 전압의 위상차도 90°가 아닌 그림 3-10 (b)와 같이 된다. 교류저항(Reactance)이 없는 회로에서의 부하전력의 계산은

$$ P = IE

의 값으로 계산된다. 그러나 교류회로에서는 전류전압의 위상각에 의해서 단순한 직류저항만 있는 부하의 경우와는 다르다. 임피던스 Z와 R성분의 비를 역률(Power Factor)이라 하고

$$ PF = R /Z = cos PHI~

로 나타낸다. 여기서 R성분 부하에 대한 전력을 유효전력(Effective Power)이라하고 Z에 대한 전력을 피상전력(Apparent Power)이라고 하며 다음과 같이 나타낸다.