RLC 직렬 회로에서의 전압 확대 현상

RLC 직렬 회로에서의 전압 확대 현상

(저항 리액턴스 커패시턴스 직렬 회로에서의 전압 확대 현상)

 

직렬 RLC 회로에서의 전압 확대 현상은 공진 주파수에서 특정 조건이 맞을 때 발생합니다. 이는 특히 공진 주파수에서 인덕터와 커패시터의 리액턴스가 서로 상쇄되어, 회로의 임피던스가 최소가 되고, 결과적으로 전류가 최대화될 때 더욱 두드러집니다. 이 현상을 이해하기 위해, 각 소자의 전압과 전체 전압 간의 관계를 알아야합니다.

 

전압 확대 현상의 원리

기본 원리:

● 직렬 RLC 회로에서 인덕터와 커패시터의 전압은 서로 반대 위상을 가집니다.

● 공진 주파수에서 XL=XC​이므로, 인덕터와 커패시터에 걸리는 전압의 크기는 같지만 방향은 반대입니다.

 

임피던스 최소화:

● 공진 주파수 f0​에서 전체 임피던스 Z는 R만 남습니다.

● 이로 인해 회로에 흐르는 전류 I는 최대화됩니다.

 

 

각 소자에 걸리는 전압

● 인덕터와 커패시터의 전압은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

● 여기서 I는 공진 주파수에서의 전류입니다.

전압 확대:

●  공진 주파수에서 인덕터와 커패시터에 걸리는 전압 VL​와 VC​는 매우 커질 수 있습니다.

●  특히, 저항 R이 작고, L과 C의 값이 크면, VL와 VC​는 전체 전압 V보다 훨씬 커질 수 있습니다.

●  인덕터와 커패시터의 전압은 전체 전압의 합보다 클 수 있습니다. 이는 인덕터와 커패시터가 에너지를 주고받는 과정에서 발생하는 전압 증폭 효과 때문입니다.