[전자기학] RLC회로와 임피던스의 정의 & 공진주파수
RLC회로란 교류회로에서 저항,인덕터, 캐패시터가 함께 존재하는 회로를 말합니다.
교류회로란 전류가 흐르는 방향이 시시각각 바뀌는 것을 말합니다. 그래서 주기함수인 사인파,코사인파가 등장하게 되고 이게 이제 위상차를 발생시키는 것이죠. RLC회로도 시작은 V=IR에서 출발합니다. 단, 우리는 RLC회로에서의 저항. 그러니까 총 교류회로의 저항을 Z로 새롭게 정의하고 이를 '임피던스' 라고 부르겠습니다.
현재 내용 요약
1) V=IZ <V=교류회로의 총 전압 , I=교류회로의 총 전류 , Z=임피던스 (교류회로의 총 저항)>
자, 그러면 Z는 무슨 성분으로 이루어졌는지 함께 보도록 합시다.
R은 RLC회로에서 기본저항소자 R을 뜻합니다. / X_L은 유도리액턴스를 뜻합니다. wL로 나타내구요.
X_C는 용량리액턴스를 뜻합니다. 1/wC로 나타냅니다. 여기서 말하는 w는 각진동수를 뜻하므로 2πf
를 의미합니다. 이들의 위상차를 좌표평면 상에다 나타내 보겠습니다.
보시면 유도리액턴스는 기본저항소자에 비해 위상차가 90도만큼 존재합니다. 보시면 +Y축방향이죠? 90도만큼 빠릅니다. 그리고 용량리액턴스는 기본저항소자랑 위상차가 90도만큼 존재하지만 90도만큼 느립니다.
따라서, 이 셋의 벡터합을 구해보면 위 그림처럼 나오게 됩니다. 저기선 V_L , V_C이라고 써놨네요.
그러면 우리는 이렇게 생각해볼 수 있습니다. 만약 전압이 일정하다면 전류와 임피던스는 서로 반비례 관계일 것입니다.
그러면 용량리액턴스와 유도리액턴스의 값이 같아야 저항이 최소가 되고 전류가 최대가 될것입니다.
그러면 용량리액턴스=유도리액턴스로 놓고 여기서 외부의 진동수와 내부의 진동수가 같아지는 지점을 찾아봅시다.
이 주파수를 '공진 주파수' 라고 부릅니다.