인덕터란 | 인덕터이론 및 특성 | 인덕터 사용하는 곳

실험하기에 앞서 인덕터의 이론 및 특성은 숙지하고 실험에 임해야 겠지요?

인덕터의 기본 특성에 대해 숙지하고 인덕터의 기초이론과 계산 방법까지 알아볼게요

❏ 실험 제목 : 인덕터

 

❏ 실험의 주요 주제

인덕터의 종류와 특성을 배운다.

인덕터의 직렬 및 병렬연결 특성을 실험한다.

주파수 및 인덕터 용량에 따른 유도성 리액턴스의 변화를 실험한다.

 

❏ 실험 관련 기초 이론

인덕터는 구리선과 같은 도선을 나선 모양으로 감아서 만들며, 코일이라고도 한다. 코일에 교류전류가 흐르면 자계가 생긴다. 이 자계는 전류의 변화에 비례하며, 자계에 의해 전류의 흐름을 방해하는 유도전압이 생기고 이 유도전압을 ‘역기전력’이라고 부른다. 인덕터를 코어의 종류에 따라 구분할 수 있는데 가운데가 빈 공심 인덕터, 가운데부분이 철심으로된 철심 인덕터, 철심에 자성이 있는 자심 인덕터로 구분할 수 있다.

권선 방법에 따라서는 솔레이노이드형 인덕터 토로이달형 인덕터로 구분 할 수 있다.

코일을 직렬 연결할 때 LT를 구하는 식은 L1+L2+…+Ln으로 구할 수 있다. 병렬로 연결 하였을 경우에 LT를 구하는 식은 1/L1+1/L2+…+Ln으로 구할 수 있다. 전압과 전류의 위상차에서는 전압이 전류보다 90도 앞서 있다. 인덕터의 시정수 에서는 인덕터 전류가 최댓값의 63.2%에 이를 때 까지 걸리는 시간을 시정수로 정의 하고 반대로 인덕터 전류가 감소하면, 최댓값의 36.8%수준으로 감소할 때까지 걸리는 시간을 시정수로 정의한다.

 

❏실험 장비

오실로스코프 1대

파형발생기 1대

브레드보드 1개

저항 110[Ω], 1.2[KΩ]

인덕터 2.2[mH], 4[mH], 20[mH], 10[mH]4개

 

❏실험1 인덕터의 직렬 및 병렬 연결

 

(1)실험 회로를 구성하여라

 

 

교류전원V1=20Vpp, 1[KHz]의 정현파를 인가하였고,

저항R1=100[Ω]이고, 인덕터L1~L4는 모두 10[mH]이다.

 

(2)직렬로 연결된 L1, L2의 전체 인덕턴스 LT12을 계산하여 표에 기록하라.

(3)병렬로 연결된 L3, L4의 전체 인덕턴스 LT34을 계산하여 표에 기록하라.

(4)오실로스코프로 a~b간의 전압 Vab를 측정하여 표에 기록하라

(5)오실로스코프로 b~c간의 전압 Vbc를 측정하여 표에 기록하라.

 

실험 과정	계산/측정 항목	계산/측정값
실험과정(2)	LT12	20[mH]       (계산값)
실험과정(3)	LT34	5[mH]       (계산값)
실험과정(4)	Vab	13V         (계산값)
실험과정(5)	Vbc	2.2V        (계산값)

        

❏실험2 주파수에 따른XL의 변화

실험회로를 구성하여라.

 

 

교류전원V1=20Vpp, 1[KHz]의 정현파를 인가하였고,

저항 R1=1.2[kΩ], 인덕터 L1=10[mH]를 각각 연결하였다.

 

(1)저항에 걸린 전압 VR1과 인덕터 전압 VL1을 오실로스코프로 측정하여 표에 기록하라.

(2)V1의 주파수를 표와 같이 바꾸면서, VR1과 VL1을 측정하여 표에 기록하라.

(3)표의 실험 결과를 이용하여 주파수에 따른 VL1의 변화를 그려라.

주파수[KHz]	VR1	VL1
1	19.5[V]	1.72[V]
3	19.5[V]	3[V]
5	19.5[V]	4.76[V]
7	19.5[V]	6.26[V]
9	19.5[V]	7.92[V]

주파수에 따른 VL1의 변화

 

❏실험3 용량에 따른 XL의 변화

 

실험 회로를 구성 하라.

 

 

교류전원V1=20Vpp, 10[KHz]의 정현파를 인가하였고,

저항 R1=1.2[kΩ], 인덕터 L1=2.2[mH]를 각각 연결하였다.

(1)저항에 걸린 전압VR1과 인덕터 전압VL1을 오실로스코프로 측정하여 표에 기록하라.

(2)L1의 용량을 표와 같이 바꾸면서, VR1과 VL1을 측정하여 표에 기록하라.

용량[mH]	VR1	VL1
2.2	19.5[V]	2.04[V]
4	19.5[V]	3.82[V]
10	19.5[V]	8.56[V]
20	19.5[V]	14.48[V]

❏ 결과 검토

1.실험1에서 Vab와 Vbc의 크기가 다르다면, 그 이유가 무엇인지 설명하라.

à

2.실험1에서 Vab와

 

❏실험에서 배운점

직접 실험을 통해 커패시턴스가 직렬 연결 되었을 때는 저항의 병렬 연결 됐을 때 구하는 식식 같다는 것 그리고 커패시턴스가 병렬연결 되었을 때는 저항의 직렬 연결 됐을 때 구하는 식이 같다는 것을 직접 측정하여 확인 해 볼 수 있었다. 또한 커패시턴스의 특성중 하나인 충전과 방전에 관한 실험을 통하여 저항의 크기에 따라 led의 충전되는 양과 저항의 값에 따른 led점등 시간을 비교해 봄으로써 저항의 값이 클수록 충전할 수 있는 양이 많아 더 오래 점등 한다는 사실을 확인 할 수 있었다. 시정수를 측정 하는 실험도 하였는데 오실로 스코프 조작에 어려움이 있어 교수님의 도움으로 오실로 스코프를 조작하는데 있어 기술이 올라갔다. 오실로스코프의 커서기능을 이용하여 구형파와 측정되는 파형을 비교하였고 값을 도출 해 낼 수 있었다.