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1 대분류중분류소분류세분류능력단위 기계 기계조립관리 기계조립기계수동조립전기전자장치조립 _14v1 기계수동조립 전기전자장치조립 _14v1

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3 목차 전기전자장치조립의개요 1 단원 1 전기전자회로도파악하기 회로도기호해독 전기전자부품과기호 11 단원 2 전기전자부품선택하기 전기전자부품선택과조립 규격에적합한조립공구와장비사용 전기전자장치조립시안전사항준수 43 단원 3 전기전자장치기능확인하기 전기전자장치의동작상태와고장원인확인 전기전자장치기능확인측정데이터관리 61 실습장비를이용한전기전자실습 (AReS) 73 실습장비를이용한전기전자실습 (CPE-EO2220N) 124

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5 전기전자장치조립의개요 학습모듈의목표 기계장치설치와유지보수, 조립과제어를위한전기전자장치의선정과조립작업 을할수있다. 선수학습 기초전자, 전기기초, 기초제도, 기본공구사용, 측정기활용 학습모듈의내용체계 핵심용어 전기 전자장치, 조립작업표준서, 조립공구와장비, 측정데이터기록문서, 동작상 태, 고장원인, 전기 전자부품선정, 부품체크, 안전사항 1

6 단원 1 전기전자회로도파악하기 ( _14v1.1) 1-1 회로도기호해독 학습목표 전기 전자배선을파악하기위하여회로도의기호를해독할수있다. 필요지식 / 단원 1 전기전자회로도파악하기 1. 전기회로, 전압, 전류그리고저항 1-1 회로도기호해독 1.1 전기 (Electricity) 의정의 원자의궤도를돌고있던전자의일부가이탈하여무리지어모여있거나연속하여흐르는현상을전기라한다. 유전체에전하가모여있는상태를정전기, 건전지나발전기와같이끊임없이전하의흐름이있는전기를동전기라부른다. 우리가에너지로활용하며 전기 라부르는것은동전기를의미한다. 전기를다시분류하여한쪽방향으로일정한크기로흐르는전기를직류전기 (DC), 흐름의방향과크기가주기적으로변하는전기를교류전기 (AC) 라한다. 전 기 정전기 동전기 정지된전하로인한전기현상. 주로마찰로인해발생단일방향으로만흐르는전기직류전기예 : 건전지, 축전지방향과크기가주기적으로변하는전교류전기기 2

7 보충설명물질을구성하는원자속에는양자, 중성자그리고전자등이있는데, 양자의수와전자의수, 그리고그들의양전하와음전하크기가같아원자는중성이다. 전자 1개는 [C] 의전하를가지며, 양자에비해 1/1840의질량을가진우주에서가장작은입자중의하나이다. 궤도를돌고있는전자는화학적또는물리적자극을받으면이탈하기쉬운성질이있다. 만약원자에서전자 1개가이탈한다면, 전자스스로는음전하를가지고구속을벗어나지만원자몸통은같은크기의양전하를띠게된다. 이두개체의질량과부피는엄청난차이가있으나전하의크기는동일한하나의대전쌍 (Charged couple) 이다. 미소한전하라도수천억개가모여흐르면활용가능한에너지가된다. 자연의현상과비교한다면, 동네를지나는도랑 (creek) 물은보잘것이없으나이들이모여시냇물 (Stream) 이되고, 또큰강 (River) 이되면엄청난힘이되는것과같은이치이다. 4

8 1.2 전기회로 (Electric Circuit) 전기가흐르는통로를전기회로라한다. 전원의 (+) 단자에서출발한양자와 (-) 단자에서출발한전자가전기회로를경유하여원래의자리로돌아오면전기의흐름은완성된다. 가장간단한전기회로의예를아래그림에서보여준다. (a) 회로도 1( 실물도면 ) (b) 회로도 2( 기호도면 ) 그림 간단한전기회로도 1.3 전류 (Electric Current) 전하의연속적인흐름. 수도의본질은물인것처럼전기의본질은전류이다. 전구에전류가흐르면전력이소비되면서열과빛을발생시킨다. 전류를대신하는기호는 I 또는 이고, 전류세기의단위는암페어 (A, ampere) 이다. 전자기학에서전류의정의 : 단위시간동안통과한전기량 (1-1) 1[A] 의전류세기란, 1 초동안도체의단면을통과하는전기량이 1[C] 일때이다. 1.4 전압 (Voltage) 전류를흐르게하는힘. 두점들이가진전위레벨의차이. 수압이세어야물이잘흐를수있는것처럼전기회로에서전류를많이흘리기위해서는전압이세어야한다. 전자기학에서전압의정의 : 1쿨롬 (Coulomb) 의전하가이동하여 1줄 (Joule) 의일을할때이동지점간의전위차는 1V이다. (1-2) 5

9 전압을나타내는기호는 E, V 또는 이고, 전압의단위는볼트 (V, volt) 이다. 1.5 저항 (Resistance) 전류의흐름을방해하는성질을저항이라하고그비율을비저항 (Resistivity) 이라한다. 반대로전류를잘통하는정도를전도도 (Conductivity) 라한다. 모든물질은각각의비저항을가진다. 그리고금속이든나무든물체의형태가고정되면저항의크기도정해진다. 구리는전도도가높아서 ( 비저항이작아서 ) 전류를흘리는전선으로사용한다. 가장전도도가높은금속은은 (Silver) 이지만가격이비싸서실용적이지못하고, 금은구리보다전도도가낮지만녹이슬지않고화학적으로안정되어집적회로등값비싼회로의연결부에사용한다. 짧은구간의전기회로에서는전선이가지는저항은무시할수있을만큼작고, 부하가가지는저항이전류를결정하는변수가된다. 저항을표시하는기호는 R 또는 r을사용하며, 단위는 [ ] 으로쓰고 Ohm으로읽는다. 1.6 부하 (Load) 전기에너지를사용하는장치를전기부하, 줄여서부하라고부른다. 이부하에서전류가소비되면열이나운동에너지가만들어지고우리는전기요금으로대가를지불한다. 그리고 " 부하 vs 전류 vs 저항 " 의관계를살펴보면 부하가크면 소비전류는많고저항은작다. 또는 부하가작으면소비전류는작고저항은크다. 부하대저항 의관계를보면, 서술적인표현은서로반대이지만기능적으로동일한역할임을알수있다. 그래서앞의전구회로도를이론적으로동일한저항회로도로바꾸어나타낼수있다. 6

10 I Battery 3V Lamp E=3V R (a) 전등회로도 (b) 저항회로도 그림 같은회로다른표현 표 < 요점정리 : 전기와수도의비교 > 수도시스템물수압수도꼭지 ( 밸브 ) 파이프 전기시스템전류전압저항도선 공학용어 및 동의어 Electric current Current Voltage Electric potential Difference of electric pot ential Electro motive force Resistance Electric Load Wire Cable 문자기호 [ 단위 ] I [A] V [V] R [ ] - 표 물질의비저항과전도도 (@20 ) 전선의재질 [Ω m] 비저항 ( ) [Ω mm 2 /m] 전도도 [S/m] 전도도비율 % 은 구리 금 알루미늄 철 니크롬 ( 합금 ) 비저항단위 [Ωmm 2 /m] 는단면적 1mm 2, 길이 1m 의전선이가지는저항이라는뜻. 7

11 1.7 도선의저항을계산하는법 A 1[m 2 ] =1[m] : A= [m 2 ] = 길이 [m] = 비저항 [Ω m] 비저항은가로 세로 높이가각 1m 인도선의저항 도선의단면적을 A[m 2 ], 길이를 [m], 그리고도선금속의비저항을 [Ω m] 라고할 때, 이전선의저항 (R) 은다음의식으로계산할수있다. (1-3) 간편식의도입저항을계산하기위해지금까지사용한계산식은비현실적인공학단위때문에어려움이있었다. 그런데현장에서사용하는실용적인단위를사용하면계산식이더욱간단해질수있다. 예를들면, 위의그림과같이전선의단면적, 길이 로하고비저항을여기에맞추어 를사용하면저항계산식은다음과같다. Ω 실용단위의적용 : 8

12 1.8 도체와부도체 (Conductor and Nonconductor) 도체는은, 구리, 알루미늄등과같은금속물질들로비저항이매우낮고전도도는아주크다. 이와는반대로부도체는전기를전달하지못하는물체이다. 이들물질들은원자나분자구조가안정되어서전자가이동할수없는데, 비저항의크기가 [Ωm] 이상인물질들이다. 예를들면플라스틱, 유리, 고무, 세라믹, 에폭시수지등이다. 전기 / 전자부품에는도체와부도체가함께있으면서서로를보완해주는관계를가진다. 스위치의접점들은금속이지만지지대와케이스는절연체로만들어야견고하고안전이보장될수있다. 회로패턴 ( 도체 ) 에폭시기판 ( 부도체 ) 그림 기판은절연특성이좋은재질로만든다 1.9 절연체 (Insulator) 일반적으로전기를잘통하지않는모든물질을부도체라고부른다. 그런데안전이중요한전기기기에서도체를제외한물질로는높은전압과온도에잘견디고, 기계적강도가높고, 경년변화가작은물질들을사용하는데이런물질을절연체라고부른다. 낮은전압의절연에는플라스틱을사용하지만, 수십만볼트의고전압을견디는절연체로는세라믹이으뜸이다. 그림 송전탑의절연애자 9

13 1.10 반도체 (Semiconductor) 도체와부도체의중간성질을가진물질들로, 공유결합을하는 4가원소들이이에해당된다. 집적회로의원료금속으로사용하는게르마늄이나실리콘외에도탄화규소 (SiC), 황화카드뮴 (CdS) 등의화합물반도체가있다. 표 ~10-5 (Ge) 0.49 (Si) 640,,, PVC ~10 20 탄화규소는절대저온에서는부도체에가깝지만온도가높아질수록전기전도도가급속하게높아지는성질이있어온도센서로안성맞춤이다. 그리고황화카드뮴은빛을받으면전기전도도가증가하는성질이있어광센서로사용된다. 그밖에 GaAs 같은화합물반도체는전류가흐를때빛을발생하기때문에발광다이오드 (LED) 의원료로쓰이고있다. (a) ( ) (b)1 (c) (d)ic 그림 실리콘반도체제품의변신과정 (a) (b) CdS (b) NTC 그림 화합물반도체로만든전자부품들 10

14 1-2 전기전자부품과기호 학습목표. 1-2 전기전자부품과기호 필요지식 / 1. 저항기의종류 1.1 탄소피막저항 (Carbon Resistor) 세라믹막대표면에탄소피막을증착시켜만든다. 탄소의두께와홈의길이를조절하여저항크기를조절한다. 가격이싸지만온도계수가비교적높다. 주로오차 ±5% 내외의제품이많다. 절연도장 탄소피막에홈을파서저항값을조절한다. End Cap Lead 그림 탄소 ( 금속 ) 피막저항기의구조 1.2 금속피막저항기금속또는산화물금속피막을소재로사용하는것만다르고나머지는탄소피막저항기와같은방법으로만든다. 금속피막저항은가격이비싸지만온도계수가낮고잡음특성이우수하다. 오차 2% 이하의정밀급제품을만들때사용한다. 1.3 권선저항기 10~50mm 정도의도자기관에니크롬저항선을감아만든다. 내열성이우수하기때문에발열용량 2~100W 정도의대용량이많고, 10W 이상이되면저항선표면을법랑으로코팅한다. 1.4 몰드저항기 (Mould Resistor) 합성수지원통속에저항재질을압축해넣고양쪽단자를뽑은저항으로탄소피막형보다약간크고, 오차는 5~10%, 용량은 ⅛W~ 최대 2W까지제품이있다. 1.5 시멘트저항 11

15 단단한사각형시멘트관속에권선저항또는금속저항재질을압축해넣어만든저항기로 2~10W 정도의중간용량형, 오차는 ±5% 제품이많다. 그러나저항기외피에알루미늄방열기를달면 10~50W의대용량제품도만들수있다. 1.6 칩저항기기존의탄소피막저항이나금속피막저항기대신판상형태의세라믹기판에산화물저항재질을입혀서만든저항기이다. 칩저항기의특징이작고가볍고전기적특성이우수하기때문에최근의소형화전자제품추세에따라그수요가급격하게증가하고있다. 1.7 어레이 (Array) 저항디지털회로에는버스드라이버나입출력인터페이스에 8~16개의저항이사용되는경우가많다. 이러한경우를위하여다수의저항을하나의패키지에넣어만든것을어레이저항또는네트워크 (Network) 저항이라한다. (a) 8 (b) 그림 어레이저항기 표 저항의종류 저항종류탄소피막금속피막모울드권선시멘트칩 (Chip) 외관 특징 ±5%(4 색 ) 1~2%(5 색 ) ±5~10% 대용량중용량소용량 /SMD 12

16 2. 저항의컬러코드표시법 탄소피막형과같은소형저항기는워낙그크기가작아값을인쇄하기곤란하므로원형의컬러띠를페인트로칠해서값을표시한다. 이러한표시법에는표 1.3-2와같은 IEC에서정한컬러코드규칙이적용된다. 표 색컬러코드규정 Example for 4 Band Color Resistor 색 Color 제 1 숫자 1 st digit 제 2 숫자 2 nd digit 배율 m ultiplier Black 흑 ( 黑 ) (=1) 오차 (%) tolerance Brown 갈 ( 葛 ) ±1 Red 적 ( 赤 ) ±2 Orange 등 ( 橙 ) Y e llo w 황 ( 黃 ) Green 록 ( 綠 ) ±0.5 Blue 청 ( 靑 ) ±0.25 Violet 자 ( 紫 ) 7 7 ±0.1 Gray 회 ( 灰 ) 8 8 ±0.05 White 백 ( 白 ) 9 9 Gold 금 ( 金 ) ㅡ 1 ±5 S ilve r 은 ( 銀 ) ㅡ 2 ± 색컬러코드저항기의판독법 아래의보기와같은방법으로컬러코드를판독한다 ± 5 % 두자리수배율오차 1) 제1색띠와제2색띠에해당하는숫자를읽어낸다. 초록, 갈색 = 51 2) 두수 에제3색띠의배율 (10 0 =1) 을곱하여저항값을얻는다 =510[ ] 3) 제4색띠, 금색의오차를적용한다. ±5% 컬러코드판독결과 : 저항값과허용오차 =510[Ω] ±5% 13

17 2.2 정밀급저항의컬러코드표시법일반적으로널리사용하는탄소피막저항기는허용오차가 ±5% 이다. 그러나우주항공기회로나계측기등에는정밀도가높은금속피막형저항기를사용할때가많다. 이런저항기들은 5색띠또는 6색띠컬러코드를사용한다. 표 색띠및 6 색띠컬러코드규정 Example for 5/6 Band Only 6 th Band Color Resistor 색 Color 제 1 숫자 1 st digit 제 2 숫자 2 nd digit 제 3 숫자 3 rd digit 배율 m ultiplier Black 흑 (=10 0 ) 오차 (%) tolerance Tempco 1) ppm/ Brown 갈 ±1 100 Red 적 ±2 50 Orange 등 Y e llo w 황 Green 록 ±0.5 - Blue 청 ± Violet 자 ±0.1 5 Gray 회 ±0.05 White 백 Gold 금 ㅡ1 ±5 S ilve r 은 ㅡ2 ±10 5색띠컬러코드판독법 1) 제1, 제2, 제3의색을숫자로바꾼다. 2) 세자리수에제4색띠의배율을곱한다. 3) 제5색띠의허용오차를적용한다. 6 색띠컬러코드판독법 1) 제 1, 제 2, 제 3 의색을숫자로바꾼다. 1) Temco=Temperature coefficient= 온도계수, 부품의온도가 1 상승할때마다변동되는저항값의비율 ppm=parts per million=10-6, 예 ) 5ppm/ = / 14

18 2) 세자리수에제 4 색띠의배율을곱한다. 3) 제 5 색띠의허용오차를적용한다. 4) 제 6 색띠의온도계수를적용한다. 2. 전기 / 전자부품과기호 전기또는전자회로를구성하는요소들을부품 (Parts or Devices) 이라고한다. 우리주변에서전기회로를살펴보고어떤부품들이있는지떠올려보고메모지에적어보자. 여러종류의전지, 램프, 스위치, 어댑터를분해할때보았던트랜스포머, 다이오드그리고콘덴서, 아이들이놀이하던솔라셀과 LED 등등. 그런데이런부품들을회로도에그릴때원래의모양그대로그리지않고기호 ( 심벌 ) 로그린다. 기호란부품이나장치들의특징을잘표현하는간단한도형이다. 다음은전기부품과그들의기호를나타낸것이다. 15

19 표 전기 / 전자부품의명칭과기호 (1) (Symbols) Cell or Battery Switch Lamp Resistor Carbon/ Metal Cement-power Chip Variable- Resistor Semi Variable Resistor Variable Resistor=Potentiometer Inductor Chip Solenoid Toroidal Axial lead 16

20 표 전기 / 전자부품의명칭과기호 (2) (Symbols) Capacitor (Condenser) Polyester film =Myler Ceramic Chemical- Capacitor Tantal. Alum inium can + + Transformer 3 Phase Power transform er heater transform er Tactile Switch Vacuum Tube Transistor Diode 17

21 3. 작도기호 회로도를그리기위해서는부품뿐만아니라선 (Wire) 들도모두기호로표시해야하기 때문에이들에대한기호도알아야한다. 다음은도면작도에필요한 IEC 기호이다. 표 전기 / 전자부품의작도기호 명칭도면기호명칭도면기호 도선 복수도선 (Wire) (multiple Wires) 도선의분기 속선 (Wire branch) (Tied Wire) 도선의교차 단자 (wire cross) (Terminal) 도선의교차 이상전압원 (wire connection) (Ideal Voltage Source 접지 이상전류원 (Earth) (Ideal Current Source) 외적에접속 정전압원 (Grounding) (Constant Voltage Source) 직류 Direct Current (ex. DC Ammeter) ex 정전류원 (Constant Current Source) 맥류포함직류 Direct Current with pulse (ex. DC/AC Inverter) ex 교류전원 (AC Source) (ex. RF Generator) 단상교류 Single Phase AC (ex. AC Voltmeter) ex 회전기기 (Rotating Machine) (ex. Motor) M G 3 상교류 3 Phase AC (ex. 3Phase Motor) ex 퓨즈 (Fuse) 18

22 학습 1 교수 학습방법 교수방법 전기 전자부품에대한지식수준을고려하여부족한내용및추가로필요한 지식을설명한다. 전기전자부품의종류에대하여다양한예를들어설명한다. 과제를통하여직접수행해보도록한다. 전기 전자장치의회로를전기회로, 전자회로, 전장회로로분류하여회로 시스템이작동하는흐름을설명한다. 제어장치와같은복잡한회로인경우최소한의구성부품에대한시스템블 록다이어그램을그려서설명한다. 학습방법 전기전자부품에대한자료를수집하여충분히학습한다. 이미작성된회로샘플을충분히수집하고, 특정전기 전자장치주요부품 의특성을측정해본다. 측정데이터를문서로정리하고실습을통하여충분히숙지한다. 전기 전자장치의회로를판독하기위하여회로도면에표기되는기호 (schematic symbol) 에익숙해질수있도록자주보고, 정확이숙지한다. 전기전자회로도를통하여시스템의입출력흐름을파악하여효율적인점검포인트를찾고측정값을예측해본다. 19

23 학습 1 평가 평가준거 평가자는학습자가수행준거및평가항목에제시되어있는내용을성공적으로수행하였는지를평가해야한다. 평가자는다음사항을평가해야한다 평가방법 평가자질문 - - 작업장평가 - 20

24 피드백 , ,. 21

25 단원 2 전기전자부품선택하기 ( _14v1.2) 단원 2 전기전자부품선택하기 2-1 전기전자부품선택과조립 학습목표. 2-1 전기전자부품선택과조립 필요지식 / 1. 회로의구성요소회로는기본적으로구동에필요한전원부와전원공급을받아회로시스템의목적에따라동작하는것으로구성된다. 조금복잡해보이는제어시스템회로도의기본구성은구동에필요한전원공급회로가있으며, 제어부에는제어조건에따라부하를구동하는입력회로와제어회로가있어서시스템의관점에서회로도를파악하면시스템의동작원리를파악할수있다. 2. 회로의연결방식회로에사용되는구성부품의연결방식에는직렬연결방식과병렬연결방식이있다. 직렬연결방식은저항성분을갖는램프의경우에는저항성분이증가하여전압강하분만큼램프의밝기가어두워지게되며, 병렬연결방식의경우에는저항성분이작아지며램프의밝기는동일하여병렬램프의부하에흐르는전류량은그만큼증가하는회로가된다. 22

26 3. 자동차전장회로의구성 자동차전장회로는각시스템이배터리및알터네이터 (alternator) 와연결하는기본틀자 체는그림과같이병렬로연결되어있다. 4. 전원회로배터리 (battery) 와같이실제전원을공급하는공급원을소스 (source) 전원이라하며, 부하에공급전원을단속하기위한스위치 (switch) 류및부하회로를보호하기위한퓨즈 (fuse) 류와교류 (AC) 를직류 (DC) 로바꾸기위한정류회로, 전압을일정전압으로안정화하기위한정전압회로등은전원을공급하기위한회로의구성품으로모두전원회로에포함된다. 자동차전원회로의경우는배터리및알터네이터 (alternator) 로부터공급된전원을직접부하로공급하기위하여서브퓨저블링크 (sub fusible link) 를거쳐공급하도록하는상시전원과점화스위치를거쳐공급하도록하는 ACC(accessary) 전원및 IGN(ignition) 전원으로구분할수있다. 5. 입력인터페이스회로 센서가자동입력형변환장치라면스위치는수동입력형조작장치이다. 이때의선서 23

27 와스위치는입력형소자또는입력형인터페이스 ( 입력장치 ) 라고부른다. 회로에사용되는스위치는회로에연결된전선의개, 폐를통하여전선에흐르는신호및전류를단속하기위하여사용되는구성부품이지만시스템입장에서바라보면시스템을작동하기위하여사용되는작동조건을갖춘구성부품이되는셈이다. 스위치는전류의흐름을제어하기위한기계적장치이다. 스위치의종류는극 (pole) 과접점 (through) 의수에따라단극 1점스위치 (Single Pole Single Through : SPST 스위치 ) 에서단극다접점스위치로분류하며, 극이하나에접점이두개인스위치를 SPDT(Single Pole Double Through) 스위치라부른다. SPDT 스위치는 T형접점스위치라부르기도한다. DPDT(Double Pole Double Through) 스위치의경우에는스위치를조작할때두개의가동접점이동시에움직이는스위치로 T형접점스위치두개가있는것과같다. 멀티펑션스위치의표시를판독하는방법은왼쪽에기입된문자는스위치의조작에따라각기능이동작하도록하는기능의이름을표기한것으로 HU(high up beam) 는상향등을나타낸약어이며 HL(high low beam) 은하향등을나타낸약어이고, P(passing) 의약어로스위치조작레버에의하여미등스위치를 ON시키지않도록작동할수있는기능을가진스위치이다. 스위치위쪽에기입된문자는각스위치가조작될때연결된바 (bar) 의부분이접촉되는것을나타낸것이다. 따라서디머 & 패싱스위치의조작을 HU( 상향등 ) 에위치하면 9번핀 (HU) 과 10번핀 (Eb) 단자가접촉하는것을나타내며, HL( 하향등 ) 에위치하면 3번핀 (HL) 과 10번핀 (Eb) 단자가접촉하는것을나타낸것이다. 디머 & 패싱스위치를조작하여 P( 패싱 ) 에위치하면 9번핀 (HU) 과 8번핀 (HS2) 그리고 10번핀 (Eb) 접점이접촉되는것을나타낸다. 24

28 6. 출력인터페이스회로 액추에이터와램프는대표적인출력인터페이스로서, 어떤에너지의형태 ( 전기에너지 등 ) 의출력을다른에너지형태 ( 운동, 음향, 빛에너지 ) 의출력으로변환하는트랜스듀서 이다. 전기 전자회로분야에서출력인터페이스회로의출력장치로가장많이쓰이는 것이모터, 릴레이 (relay), LED 램프등이있다. 7. 릴레이사용회로릴레이는출력인터페이스의스위치로많이사용되는것으로계전기라고부르며, 큰전력의자동제어회로에서입출력제어용으로많이사용된다. 릴레이는코일에발생하는자기력을이용하여접점을단속할수있는제어용소자이다. 릴레이스위치는사람의조작없이도회로의조건에의하여릴레이의접점이단속된다. 8. 전기전자부품의조립전기전자부품을조립하여하나의제품을만드는공정은부품을가공하여인쇄회로기판 (PCB, printed circuit board) 에삽입하고, 솔더링 (soldering) 을한후조립된기판을가지고최종제품의조립과정을거치게된다. 피복을벗기는작업과부품을기판에삽입하기전에리드를구부리는작업, 기판에부품을삽입하는작업그리고솔더링이끝난후리드를자르는작업으로분류된다. 1. 피복벗기기 (stripping) 전기전자장치는회로와회로사이에전기적으로연결되어있으므로회로를연결하기위해서는전선의피복을벗겨야한다. 이렇게전선의피복을벗기는작업을와이어스트리핑 (wire stripping) 이라한다. 25

29 (1) 단선 : 도선의외피가전기가통할수없는절연체로덮였기때문에피복을벗겨야한다. (2) 나선 : 절연체가없는도선이다. 산화하기쉬우나배선으로사용한다. (3) 연선 : 심선이내부에여러가닥겹쳐있는도선이다. 유연성이좋아회로연결배선으로사용된다. 2. 형태고정 (forming) 인쇄회로기판 (PCB) 의지정된홀 (hole) 에부품을삽입하기위하여부품의형태를고정시켜구부리는작업이다. 형태별부품구부림작업형태는밀착형 (axial type), 직립형 (radial type), 병렬형 (dip type) 으로부품형태에의하여고정시키는작업으로나눌수있다. 3. 삽입 (inserting) 구부린부품을지정된기판홀에삽입하는작업으로방향이나극성에유의해야한다. (1) 삽입의종류 ( 가 ) 자동삽입 (auto inserting): 자동삽입기계를이용하여기판밀착형, 병렬형, 직립형순서로부품을삽입하는것이다. ( 나 ) 반자동삽입 (semi auto inserting): 자동공정에서삽입할수없는부품을삽입하는것이다. ( 다 ) 수동삽입 (manual inserting): 자동으로삽입할수없는부품을손으로삽입하는것이다. 산업현장에서는수동삽입을 ' 수삽 ' 이라고도한다. (2) 삽입표준 (standard inserting) ( 가 ) 밀착된삽입 : PCB와의간격은 0.5mm 이하이다. ( 나 ) 간격을유지하는삽입 : 발열위험이있는부품일경우간격을두고삽입한다. ( 다 ) 높이제한이있는경우 : 부품을삽입한후기판과평행을유지한다. 4. 자르기 (cutting) 부품을기판홀에삽입한후부품의리드선을적당한길이로절단한다. 26

30 수행내용 1 / 기본회로판독하고전기회로구성하기 재료 자료 조립작업표준서 전기 전자도면 조립공구, 측정기류매뉴얼 시험기계측기기매뉴얼 안전관련매뉴얼 기기 ( 장비공구 ) 전산장비 : 컴퓨터, 프린터기 응용프로그램 : 문서작성프로그램, CAD, CAM 수공구류 : 드라이버, 스패너, 렌치, 플라이어 동력공구류 : 전기드릴, 에어드릴 조립공구류 : 스트리퍼, 니퍼 시험계측기류 : 절연저항측정기, 접지저항측정기, 클램프미터, 만능회로측정기 안전유의사항 측정하기전에전환선택스위치의위치를확인한다. 부품의리드선을직각으로구부리지않는다. 회로시험기에기계적인충격을가하지않는다. 전원연결은회로점검후에실시한다. 수행순서회로의판독요령숙지하기 1. 전류는높은전위에서낮은전위로흐른다. 2. 전류는흐른다, 전압은공급된다. 라고표현한다. 3. 부하의동작원리를이해한다. 4. 회로의판독은작동부하에대하여전류가흐르는반대방향부터회로를판독하는것이효과적이다. 27

31 5. 제어시스템회로인경우에는입출력요소를구분하여판독한다. 키르히호프의법칙을활용하여회로해석하기 1. 한회로에소스 (source) 전원이여러개인경우이거나다수의폐회로를구성하고있는회로를해석하는데는 회로의소스전압의합은회로에서발생하는전압강하분의합과같다. 라는키르히호프의제2 법칙을활용한다. 2. 한분기점에여러개의브랜치 (branch) 가연결된경우 한분기점에흘러들어오는전류의합과흘러나가는전류의합은같다. 는키르히호프의제2 법칙을활용한다. 3. 두개의전지가병렬로연결된경우전지를소스전원으로생각하지말고하나의부하로생각한다. 스위치기본회로구성작업준비하기 1. 재료를준비한다. 2. 배선기구의접점동작상태를점검하여확인한다. 단로 (SPST) 스위치를사용한전등회로구성하기 1. 기구배치도에따라기구를고정한다. 2. 회로를배선으로연결한다. 28

32 3. 배선후회로를점검하고, 전원을연결하여스위치의 ON, OFF 에따라램프가점멸하 는지동작을확인한다. 복로 (SPDT) 스위치를사용한전등회로구성하기 1. 기구배치도에따라기구를고정한다. 2. 그림의회로를배선으로연결한다. 3. 배선후회로를점검하고, 전원에연결하여스위치를 ON 위치로하면램프 DS1 이점 등되고, OFF 위치로하면램프 DS2 가점등되는지확인한다. 복로스위치를사용한 2 개소점멸회로구성하기 1. 기구배치도에따라기구를고정한다. 2. 그림의회로를배선으로연결한다. 29

33 정리 정돈하기 30

34 수행내용 2 / 기본회로판독하고전기회로구성하기 재료 자료 조립작업표준서 전기 전자도면 조립공구, 측정기류매뉴얼 시험기계측기기매뉴얼 안전관련매뉴얼 기기 ( 장비공구 ) 전산장비 : 컴퓨터, 프린터기 응용프로그램 : 문서작성프로그램, CAD, CAM 수공구류 : 드라이버, 스패너, 렌치, 플라이어 동력공구류 : 전기드릴, 에어드릴 조립공구류 : 스트리퍼, 니퍼 시험계측기류 : 절연저항측정기, 접지저항측정기, 클램프미터, 만능회로측정기 안전유의사항 측정하기전에전환선택스위치의위치를확인한다. 부품의리드선이구부러지지않도록한다. 부품을종류별로분류하여구별하여정리한다. 작은크기의부품을분실하지않도록한다. 31

35 수행순서 1. 조립작업을위해부품준비하기 다음의순서로단선피복벗기기 1. 치공구를준비한다. 2. 적정치수를선정한다. 3. 절연체가자국이날정도로공구에물린다. 4. 직선방향으로힘을가한다. 5. 검사및확인을한다. 6. 반복한다. 다음의절차에따라부품삽입하기 1. 부품의크기가큰것부터작은것순서로삽입한다. 2. 왼쪽부터삽입한다. 3. 부품을 PCB에밀착시킨다, 단, 발열부품은 3~8mm 간격을띄운다. 4. 부품의표시는위로향하게하고, 부품간격을일정하게유지시킨다. 5. 정확하게삽입하게극성에주의한다. 32

36 다음의순서대로리드선구부리기 1. 부품을준비한다. 2. 적정치수를선정한다. 3. 지그나롱노즈를사용한다. 4. 구부림힘을가한다. 5. 검사및확인을한다. 6. 반복한다. 다용도가변전원장치회로조립작업준비하기 1. 회로디자인스케치를통하여회로도를파악한다. 2. 시스템다이어그램작성을통하여입출력요소와회로시스템의기능을파악한다. (1) 입력트랜스듀서전원장치회로출력트랜스듀서 (transducer) 의관점에서입력입출력디바이스 (device) 의기능을작성한다. (2) 시스템다이어그램을설명하는기능설명문 (functional statement) 을작성한다. 3. 입출력관계와동작상태를고려하여회로배선을구성하여보고재료를준비한다. (1) 입 출력관계와동작상태를고려하여부품배치와회로배선을완성한다. 33

37 (2) 회로도면기호를판독하여가변전원장치회로부품명세부품목록표를작성한다. 부품을준비하고가변전원공급장치부품의성능검사하기 1. 회로시험기를사용하여트랜스, 다이오드, 커패시터에대한성능검사와양부판정을한다. 2. 전해커패시터의품질성능검사는옴 (OHM) 미터에의한순간충전전류흐름과전극간의쇼트로확인한다. 34

38 가변전원장치회로조립결선하기 1. 가변전원장치회로를브레드보드에조립하기위한브레드보드도면 (breadboard drawing) 을그린다. 2. 가변전원장치회로를브레드보드에조립결선하고, 고장해결 (troubleshooting) 한다. 3 가변전원장치회로를회로기판에조립하기위한회로보드패턴디자인을완성한다. 4. 가변전원장치회로를기판에조립결선한다. 조립된가변전원장치회로기능측정하기 1. 회로시험기를사용하여가변전원장치에대한전압변동률과리플전압을측정한다. 2. 전압변동률은무부하일때와부하로 50[Ω](10W) 을연결할때의출력전압을측정한다. 35

39 2-2 규격에적합한조립공구와장비사용 학습목표 전기 전자부품을조립하기위하여규격에적합한조립공구와장비를사용할수있다. 2-2 규격에적합한조립공구와장비사용 필요지식 / 공구와장비의종류와용도 전기 전자부품조립작업은소형의다양한부품을활용하여브레드보드 (breadboard) 나만능기판또는 PCB에서회로를완성하는것으로, 이작업을어셈블리 (assembly) 라한다. 회로에사용되는도구와배선장치에대하여알고있어야효과적인방법으로깔끔하게작업할수있다. 수작업에의한배선작업을정확히하기위해서는먼저각종공구의용도와사용방법을익혀야한다. 1. 전동드릴 금속, 목재등에구멍을뚫는용도로쓰이는공구로, 충전용과전원용이있다. 진동드 릴, 드릴, 드라이버의세가지기능과정역변환기능, 자동속도조절기능이있다. [ 그림 2-14] 전동드릴 / 드라이버 2. 니퍼 전선이나부품의리드선을절단하거나, 전선의피복을벗길때사용한다. 36

40 [ 그림 2-15] 니퍼 3. 롱노즈플라이어 니퍼와같이사용하여전선의피복을벗기거나원하는형태로부품의리드를구부리는 공구이다. 또작은나사를잡거나너트를조이거나풀때도유용하게사용된다. [ 그림 2-16] 롱노즈플라이어 4. 드라이버 나사또는볼트등을조이거나푸는데사용한다. 십자 (+) 형과일자 (-) 형이있으며, 나사 또는볼트의크기에맞추어사용하면된다. 37

41 [ 그림 2-17] 드라이버 5. 소켓렌치소켓렌치 (socket wrench) 는볼트나너트의머리에씌우는소켓과그소켓을돌리는스티어링휠의총칭이다. 라쳇렌치 (rachet wrench) 라고도하는데소켓을끼우는부분의크기는 1/4인치, 3/8인치, 1/2인치등이있으며, 소켓은 1밀리미터 [mm] 단위로갖춰져있다. 현장에서는소켓을복스알, 라체트가있는라쳇렌치를깔깔이라고도한다. [ 그림 2-18] 소켓렌치 38

42 수행내용 / 기본공구사용하기 재료 자료 조립작업표준서 전기 전자도면 조립공구, 측정기류매뉴얼 시험기계측기기매뉴얼 안전관련매뉴얼기기 ( 장비공구 ) 전산장비 : 컴퓨터, 프린터기 응용프로그램 : 문서작성프로그램, CAD, CAM 수공구류 : 드라이버, 스패너, 렌치, 플라이어 동력공구류 : 전기드릴, 에어드릴 조립공구류 : 스트리퍼, 니퍼 시험계측기류 : 절연저항측정기, 접지저항측정기, 클램프미터, 만능회로측정기안전유의사항 전동공구를사용할때는비가오거나습기가있는환경에노출시키지않는다. 회로시험기에기계적인충격을가하지않는다. 측정하기전에회로시험기의전환선택스위치를확인한다. 공구를실습외다른용도로사용하지않는다. 수동와이어스트리퍼를사용할때에는피복을잘라내는데필요이상의압력을가하지않도록주의해야한다. 39

43 수행순서작업준비하기공구의이름과사용방법익히기기본배선공구를사용하기 1. 부품을준비한다. 2. 적정치수를선정한다. 3. 전선을자른다. (1) 펜치날을왼쪽에오도록잡는다. (2) 전선의자를곳을펜치날의가장안쪽에위치시킨다. (3) 펜치를단단히잡고힘을주어전선을자른다. 4. 롱노즈플라이어를사용하여구부릴위치를잡는다. 5. 전선을구부린다. 펜치를사용하여구부릴방향으로힘을가한다. (1) 펜치날을오른쪽에오도록잡는다. (2) 전선을펜치와직각으로고정시켜잡는다. (3) 펜치를견고히잡는다. (4) 펜치를사용하여구부릴방향으로전선에힘을가하여필요한만큼위나아래로구부린다. 6. 펜치, 니퍼등을이용하여부품을규격에맞게절단한다. 7. 검사와확인을한다. 피복벗기기 1. 와이어스트리퍼, 니퍼를준비한다. 2. 전선을결합하거나연결하기전에피복을벗긴다. 3. 구부러진전선을곧게편다. (1) 피복을벗기기위하여전선이구부러져있으면구부러진전선을곧게편다. (2) 전선의양끝을펜치나플라이어로잡고세게잡아당긴다. 4. 와이어스트리퍼를사용할때에는전선의피복이잘릴때까지칼날에압력을가한다. 5. 니퍼를사용할때는왼손으로전선을잡고피복부분에약간의흠집이날정도로니 퍼를살며시누르면서돌린다. 40

44 6. 그다음피복을제거하기위하여전선을잡은손가락은전선을잡아당긴다. 납땜과손납제거하기정리 정돈하기공구와장비를사용하고공구와장비의명칭과용도정리하기 1. 전동드릴드라이버사용하기 (1) 손으로척 (keyless chuck) 을좌우방향으로돌려비트 (bit) 날보다약간큰크기로푼다. (2) 비트를척 ( 물림쇠 ) 에넣고시계방향으로돌려가볍게고정한다. (3) 두부분으로나뉘어져있는척의몸통쪽을강하게잡고, 척의앞부분을시계방향으로힘껏돌려준다. (4) 토크조절기 ( 토크제어용고리, ring for torque control) 를돌려척에서전달되는출력토크의양을제한하여나사에전달되는힘을조절한다. 나사를끼울때에는, 먼저 1 단의위치에놓고서원하는깊이에다다를때까지깊이숫자를높인다. (5) 비트를교체할때는토크조절기아래쪽으로검은양날개모양의회전방향변경스위치 (switch for changing direction of rotation) 의양날개가똑같이나와있도록하여전동드릴드라이버가작동하지않도록한다. 이끝날 ( 비트 ) 을척에되도록깊숙이삽입한다. (6) 회전방향변경스위치의좌측우측단추를눌러비트가돌아가는방향을조절한다. 공구를잡고있는상태에서우측단추를누르면 ( 왼쪽으로밀 어나오게하면 ) 정방 향, 왼쪽단추를누르면 ( 오른쪽으로밀어나오게하면 ) 역방향으로돌아간다. (7) 전원켜짐꺼짐및속도조절스위치 (switch for on/off and speed control), 일명방아쇠스위치를눌러공구를작동시킨다. 이속도조절스위치는부드럽게작동하기위한속도조절용이다. 2. 소켓렌치사용하기 (1) 볼트너트에알맞은소켓 ( 복스알 ) 을 1밀리미터단위로선택하여라쳇러그 (rachet lug) 에꽂는다. (2) 스티어링휠 ( 라쳇핸들, rachet handle) 의헤드에달려있는레버 ( 리버싱레버, rachet reversing lever) 를움직여힘이가해지는방향으로바꾸어고정시킨다. (3) 손이닿지않는경우소켓과스티어링휠사이에연장대 (extension bar) 나유니버설조 41

45 인트를꽂아서사용한다. 3. 그림의형태를확인하고공구와장비의명칭용도정리하기 42

46 2-3 전기전자장치조립시안전사항준수 학습목표 전기 전자장치조립작업의안전을위하여전기 전자장치조립시안전사항을준수할수있다. 2-3 전기전자장치조립시안전사항준수 필요지식 / 솔더링우리주변에있는모든전자제품에는 PCB(Printed Circuit Board) 라부르는회로기판이들어있다. 기판위에는저항, 커패시터, 인덕터등다양한소자가붙어있고, 각소자를이어주는배선회로까지그려져있어복잡한설계도처럼생겼다. 어떤회로기판이들어가느냐에따라그제품의기능이달라진다. 이때, 소자의금속다리부분과기판의회로가전기적으로잘연결되어있어야제대로작동할수있다. 하지만다리부분과회로를직접적으로녹여연결하게되면열손상을입을수있어전자제품에불량이생길수있다. 따라서붙이려고하는금속보다녹는점이낮은금속을이용해야하는데, 이때사용되는금속이나합금을솔더 (solder, 땜납 ) 라부르며, 두금속을결합하는방법을솔더링 (Soldering, 납땜 ) 이라고한다. 솔더링은전자기기작업에서가장기초가되는작업으로전자기기납땜작업에는전기인두, 납, 흡입기, 니퍼등이필요하며, 숙련된기능이필요한작업이다. 수땜솔더링공정은보통다음과같은단계를거쳐진행되는것이일반적이다. 1. 인두끝을동박면에대고가열한다. 2. 납을인두끝에닿게하고납을녹인다. 3. 동박면에납이녹아잘부착되면, 납을뗀다. 4. 동박면에서인두를재빨리뗀다. 땜납이단단하게굳을때까지움직이지말고잠시기다린다. 솔더링작업시유의사항 1. 인두기팁이흔들리지않는지확인한후흔들릴때에는나사를조인다. 43

47 2. 과열로인하여구리판이떨어질수있으니구리판면에인두기팁을너무오래대지않는다. 3. 납이말라서납땜이잘안될수있으므로녹은납에너무오랫동안인두기팁을대지않는다. 4. 과열로인한부품고장이날수있으니부품을납땜할때인두기를오래대지않는다. 출처 : 한국직업능력개발원 (2013), 산업안전보건매뉴얼전기전자통신, [ 그림 2-19] 인두취급할때의주의사항 수행내용 / 솔더링 (Soldering) 하기 재료 자료 조립작업표준서 전기 전자도면 조립공구, 측정기류매뉴얼 시험기계측기기매뉴얼 안전관련매뉴얼 51 기기 ( 장비공구 ) 전산장비 : 컴퓨터, 프린터기 44

48 응용프로그램 : 문서작성프로그램, CAD, CAM 수공구류 : 드라이버, 스패너, 렌치, 플라이어 동력공구류 : 전기드릴, 에어드릴 조립공구류 : 스트리퍼, 니퍼 시험계측기류 : 절연저항측정기, 접지저항측정기, 클램프미터, 만능회로측정기안전유의사항 측정하기전에전환선택스위치의위치를확인한다. 회로시험기에기계적인충격을가하지않는다. 인두끝이뜨거울때에는전원코드선에접촉되지않도록한다. 인두를사용하지않을때에는반드시전원을차단한다. 수행순서 납땜작업을위한공구와실습재료를준비한다. < 표 2-4> 실습재료 단선및연선을납땜한다. 1. 사포및줄로인두팁을깨끗하게다듬는다. 2. 예열된인두팁에납을얇게입힌다. 3. 단선및연선을규격에맞게각각 6cm로자른다. 45

49 [ 그림 2-20] 피복벗기기 4. 자른선의피복을 3cm씩벗긴다. 5. 벗겨진연선을손가락으로꼰다. 전선을한손으로잡고손가락으로꼬아돌린다. 6. 단선을트위스트접속시킨다. (1) 좌측전선을위로올라오게하여두심선을서로교차하여교차점의왼쪽을펜치로잡는다. (2) 교차된두심선을오른손엄지손가락과집게손가락으로 1회꼬아준다. (3) 꼬아준심선을전선의중심과 90 되도록위로견고하게밀착시켜구부린다. (4) 구부린심선을계속해서시계방향으로 3~4회더감고펜치로눌러압착시킨다. (5) 펜치의위치를반대로하여두심선을 1회다시꼬아준다. (6) 꼬아준심선을전선의중심과 90 되도록위로견고하게밀착시켜구부린다. (7) 그심선을계속하여시계방향으로 3~4회더감고펜치로눌러압착시켜완성한다. 연선을납땜한다. 인두를연선에대고가열한후납을녹여연선속까지스며들도록하는데플럭스가다타기전에완료해야한다. 러그부품을납땜한다. [ 그림 2-21] 러그납땜하기 1. 러그와단선을준비한다. 2. 러그의헤드부분 ( 단자 ) 을깨끗이닦아낸다. 3. 러그에단선을끼워넣고러그의외부를감싸며감는다. 4. 솔더링인두기로러그를예열한후실납을대어단선이감겨진러그속공간까지납이스며들도록한다. 46

50 만능기판에납땜한다. 1. 빈홀납땜을한다. 2. 단선배선납땜을한다. 프린트기판에납땜한다. 1. 부품의리드선을바깥쪽으로구부린다. 2. 납땜인두를리드선과동박의양쪽에접촉하여가열한다. 접합부분을예열한다. 3. 땜납솔더 (solder) 를공급한다. 땜납을인두에대어녹인다. 4. 땜납을먼저떼고, 납이잘부착되면이어서인두를뗀다. 즉, 땜납이적당량녹으면땝납을분리하고, 다음에땜납이완전히녹아붙으면인두를분리한다. 47

51 학습 2 교수 학습방법 교수방법 전기 전자부품에대한지식수준을고려하여부족한내용및추가로필요한지식을 설명한다. 전기전자부품의종류에대하여다양한예를들어설명한다. 전자회로고장해결방법 / 과정등을예를들어설명한다. 과제를통하여직접수행해보도록한다. 측정장비의주요기능에대한사용방법을습득할수있도록실습을병행한다. 전기 전자회로해석을통하여핵심점검포인트를선정하고측정값을예측할수있 는기본적인지식을설명한다. 학습방법 전기전자부품에대한자료를수집하여충분히학습한다. 이미작성된회로샘플을충분히수집하고, 특정전기 전자장치주요부품의특성을 측정해본다. 측정데이터를문서로정리하고실습을통하여충분히숙지한다. 회로의흐름을이해할수있도록측정데이터를문서로정리하고실습을통하여충분히숙지한다. 증감사고 (up-down thinking) 는회로해석에유용한학습방법이다. 변화량을계산하는것이아니고, 독립변수 ( 전원전압, 저항등 ) 의증감이종속변수 ( 저항전압, 전류 ) 에미치는영향을증가 (u), 감소 (d) 만으로머릿속으로예측해보는것이다. 48

52 학습 2 평가 평가준거 평가자는학습자가수행준거및평가항목에제시되어있는내용을성공적으로수행하였는지를평가해야한다. 평가자는다음사항을평가해야한다. 평가방법 평가자질문 논술형시험 49

53 피드백 1. 평가자질문 - 부품의선택에어려움을느끼는경우 PCB 풋프린트를수집하여정리하게한다. - 문서작성에어려움을느끼는경우샘플서식을수집 배포하거나, 필요항목을추출하여사례로제시한다. 2. 작업장평가 - 공구사용방법을잘숙지하지못하는경우에는종류별로정리하여문서를작성해보도록한다. - 측정장비의사용방법을숙지하지못한경우에는실습시간을추가로할당하거나, 해당장비의전문가특강을활용한다. 50

54 단원 3 전기전자장치기능확인하기 ( _14v1.3) 단원 3 전기전자장치기능확인하기 3-1 전기전자장치의동작상태와고장원인확인 전기 전자장치의기능을확인하기위하여조립된전기 전자장치를측정하고조립도와비교할수있다. 전기 전자회로도를통하여전기 전자기계의동작상태와고장원학습목표인을확인할수있다. 조립된전기 전자장치를구동하기위하여간섭과동작상태를확인하고, 이상발생시수정하여조립할수있다. 3-1 전기전자장치의동작상태와고장원인확인 필요지식 / 전기 " 전자부품의고장상태 모든엔지니어나테크니션 (technician) 은전자회로를설계하거나제작 검사할때많은고장을해결하게된다. 고장해결 (troubleshooting) 은회로가예정대로동작되지않는원인을찾아내는고장진단으로부터시작된다. 대부분의일반적인고장은회로가개방 (open) 이되었거나단락 (short) 된상태이다. 트랜지스터같은소자는여러가지방법으로개방되거나단락될수있다. 최대정격을초과하게되면트랜지스터는파괴된다. 어떤때는최대정격의초과가소자내부를태워텅빈공간으로남게할수있는데, 이텅빈공간을개방회로 (open circuit) 라고한다. 또다른경우는, 최대정격을초과하게되면소자의내부가녹아내리게되어, 단락회로 (short circuit) 를만들기도한다. 고장의원인이이두가지말고도여러가지미묘한것이많이있지만대표적인고장원인은개방되었거나단락된회로이다. 51

55 고장진단을효율적으로하려면개방또는단락이회로동작에미치는영향을미리알고있어야한다. 1. 개방소자는저항이무한대이므로전류가흐를수없다. 따라서흐르는전류는 0[A] 이다. 2. 단락된소자는저항이제로이기때문에전압이나타나지않는다. 따라서소자양단전압은 0[V] 이다. 어떤부분이단락되면어떤부하전압이나타나고, 어떤부분이개방되면어떤부하전류가흐르나등에대하여머릿속으로떠올리며고장진단을하여본다. 회로의고장해결에앞서먼저정상전압이얼마인가를알고있어야한다. 고장진단사고방법 [ 그림 3-2] 전압분배기회로 위 [ 그림 3-2] 는전압분배기를나타낸것이다. 이제머릿속으로고장진단을하는연습 을하여보자. 아무고장이없다면 A 점과접지에사이의전압은 3[V 가된다. 이제가능 52

56 한몇가지고장을생각하여보자. 만약 R1이쇼트되었다면 A점과접지사이의전압은얼마가나올까? 이경우모든전압이 A점과접지사이에나타나기때문에 9[V] 가될것이다. R1이개방된경우 A점과접지사이에얼마만큼의전압이나타나겠는가? 이경우는 R2에흐르는전류가영이되어옴의법칙에의하여 R2양단에전압이나타나지않아 0[V] 가될것이다. 만약 R2가쇼트되었다고생각해보자. 점 A와접지사이에는어떤전압이나타날것인가? 이경우에전류가흐르기는하지만저항값이영이므로 0[V] 의전압이나타날것이다. 다른말로하면쇼트된 R2는점 A를접지면으로끌어당기게되어 0[V] 가되는것이다. 마지막으로 R2가개방되면점 A와접지사이의전압은어떻게되나? 이문제는두가지방법으로생각하여볼수있다. 먼저논리적인방법으로 R1에는전류가흐르지않으므로 R1에서의전압강하는없다. 그러므로전원전압은점 A와접지사이에나타나게되어 9[V] 가될것이다. 두번째방법으로키르히호프의전압법칙에의하여루프방정식을쓰면 는개방되어있으므로루프전류는영이되며, 따라서 V2 = 9[V] 가되어앞의논리가일 치한다. 전기전자기계의전기 u 전자장치의고장진단 전기 전자장치의고장진단은전장회로를통하여측정개소판단및측정값을예측 하여실제측정값과비교하여봄으로써회로의단선 ( 개방,open) 과단락 ( 쇼트,short), 접촉불량및구성품의이상여부를판단하는일련의고장해결과정이다. 고장 (trouble) 의원인개소를진단하는도구는멀티테스터와체크램프를겸용하여사용하는것이좋다. 체크램프는전구의밝기를통하여전원의정상공급을확인할수있는간이테스터로서전원의공급상태를전구의밝기로써부하에공급되는회로의접촉상태를예측할수있는편리한간이측정도구이다. 조립도조립도란제품을구성하는부품의조립상태와조립치수등을나타낸도면이다. 조립도 (assembly drawing) 는제품의전체적인조립상태를나타내는도면이다. 53

57 수행내용 / 옴의법칙을응용한고장진단하기 재료 자료 조립작업표준서 전기 전자도면 조립공구, 측정기류매뉴얼 시험기계측기기매뉴얼 안전관련매뉴얼 기기 ( 장비공구 ) 전산장비 : 컴퓨터, 프린터기 응용프로그램 : 문서작성프로그램, CAD, CAM 수공구류 : 드라이버, 스패너, 렌치, 플라이어 동력공구류 : 전기드릴, 에어드릴 조립공구류 : 스트리퍼, 니퍼 시험계측기류 : 절연저항측정기, 접지저항측정기, 클램프미터, 만능회로측정기 안전유의사항 측정하기전에전환선택스위치의위치를확인한다. 회로시험기에기계적인충격을가하지않는다. 전압계를사용할경우에는극성에주의해야한다. 즉, 전압계의 (+) 단자는전원쪽에, (-) 단자는접지쪽에연결한다. 54

58 수행순서 전압분배기회로구성하기 [ 그림 3-3] 전압분배기회로 다음표에따라위전압분배기회로에대한고장진단하기 < 표 3-1> 전압분배기회로고장진단 참고 : 저항기의단락 ( 쇼트,short) 상태를모의실험하기위해서는저항의리드선과나란히저항사이에 점퍼선을놓는다. 저항의개방 (open) 상태를모의실험하기위해서는회로로부터저항의한쪽 리드선을제거하면된다. 55

59 전압분배기회로구성하기 다음표에따라위전압분배기회로의고장진단하기 < 표 3-2> 전압분배기회로고장진단 참고 : 저항기의단락 ( 쇼트,short) 상태를모의실험하기위해서는저항의리드선과나란히저항사이에 점퍼선을놓는다. 저항의개방 (open) 상태를모의실험하기위해서는회로로부터저항의한쪽 리드선을제거하면된다. 56

60 전압분배기회로구성하기 [ 그림 3-5] 전압분배기회로 다음표에따라위전압분배기회로의고장진단하기 1. 회로에이상이없을때의 A점의전압 ( A) 를암산으로계산하여테이블에기록한다. 2. 회로에이상이없을때의 B점의전압 ( B) 를암산으로계산하여테이블에기록한다. 3. 전원을넣고이제 A점과 B점의전압 ( A, B) 을직접측정하여그값을테이블에기록한다. 4. 회로를보고어떤부분이쇼트되면어떤부하전압이나타나고, 어떤부분이개방되면어떤부하전류가흐르나등에대하여머릿속으로떠올리며고장진단을하여보자. 다음의고장이생겼을경우에나타날수있는증상에대하여생각하여보고, 암산으로계산하여그값을테이블에기록하라. 문제를푸는데동원한사고방법도간략히기록한다. (1) R1이개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (2) R2가개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (3) R3가개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? 57

61 < 표 3-3> 전압분배기회로고장진단 5. 회로를브레드보드에구성하고실험을통하여확인해보자. 그리고그측정값을테이 블에기록한다. 6. 머릿속으로생각했던것과실험결과를비교검토및고찰한다. 다음전압분배기회로구성하기 [ 그림 3-6] 전압분배기회로 58

62 1. 회로에이상이없을때의 A점의전압 ( A) 를암산으로계산하여테이블에기록한다. 2. 회로에이상이없을때의 B점의전압 ( B ) 를암산으로계산하여테이블에기록한다. 3. 전원을넣고이제 A점과 B점의전압 ( A, B) 을직접측정하여그값을테이블에기록한다. 4. 다음의회로를보고어떤부분이쇼트되면어떤부하전압이나타나고, 어떤부분이개방되면어떤부하전류가흐르나등에대하여머릿속으로떠올리며고장진단을하여보자. 다음의고장이생겼을경우에나타날수있는증상에대하여생각하여보고, 암산으로계산하여그값을테이블에기록해보자. 문제를푸는데동원한사고방법도간략히기록한다. (1) R1이개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (2) R2가개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (3) R3가개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (4) R4가개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (5) 만약 C점이개방되면전압 ( A, B) 은어떻게될까? (6) 만약 D점이개방되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (7) R1이쇼트되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (8) R2가쇼트되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (9) R3가쇼트되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? (10) R4가쇼트되면단자전압 ( A, B) 은어떻게될까? 59

63 < 표 3-4> 전압분배기회로고장진단 5. 회로를브레드보드에구성하고실험을통하여확인해보자. 그리고그측정값을테이 블에기록한다. 6. 머릿속으로생각했던것과실험결과를비교검토및고찰한다. 고장점검절차 - 전압시험하기 1. 시험용전구나전압계의양단자를시험하고자하는부하회로의양쪽끝에각각접속한다. 2. 시험결과시험전구에불이들어오면전압이걸리고있음을나타낸다. 전압계를사용할경우에는그때의전압값을읽고, 그값이규정값에서 1V이상작으면문제가있는것으로간주한다. 고장점검절차 - 도통시험하기 1. 배터리터미널을분리한다. 2. 저항계나전원이내장된시험용전구의양단자를시험하고자하는회로의양쪽끝에각각연결한다. 3. 시험결과시험전구에불이들어오거나저항계의저항값이 0( 제로 ) 또는근삿값인경우도통상태가양호한것을나타낸다. 60

64 3-2 전기전자장치기능확인측정데이터관리 학습목표 전기 전자장치의기능을확인하기위하여측정데이터를기록하고관리할수있다. 3-2 전기전자장치기능확인측정데이터관리 필요지식 / H 회로시험기를이용한전기전자측정 [ 그림 3-7] 측정기회로시험기의눈금판과선택스위치위치에따른측정값 계기를이용한점검전기전자회로는전원공급장치, 스위치, 릴레이, 부하, 접지 (earth) 등으로구성된다. 회로의점검에는총괄적인점검, 전압, 단락, 통전 (0) 점검등의다양한방법이있고여기서이점검방법에대해간단히설명하기로한다. 1. 테스트램프테스트램프는 12V 램프와리드와이어로구성되어있다. 이것은전압과회로쇼트 ( 배선의도통 ) 여부의점검에사용된다. 테스트램프중앙에는 LED나전구가연결되어있으므로전구에불이켜지면배선에전류가흐르는것을알수있다. 단, 자체전원이없으므로외부의것을사용해야한다. 61

65 [ 그림 3-8] 테스트램프 2. 자체전원테스트램프자체전원테스트램프는한개의전구와배터리와직렬로연결된리드와이어로구성되어있다. 통전 (0) 이나접지 (earth) 의점검에사용된다. 자체전원테스트램프는배터리가내장되어있는것으로외부배터리가없어도진단을할수있는장점이있다. [ 그림 3-9] 자체전원테스트램프 3. 전압계전압계는회로위의전압을점검하는데사용된다. 보통 "+" 선 ( 붉은선 ) 은전압측정부에 "-" 선 ( 검은선 ) 은접지에연결된다. 테스트램프와동일하게전압계를사용할수도있다. 전압의유무만을점검하는테스트램프와는달리전압계에서는전압의세기를표시한다. 4. 저항계 저항계는스위치나코일의저항과통전 (0) 을점검하는데사용된다. 측정범위가변경되 면측정전에 0 옴을맞추어야한다. 5. 퓨즈포함된점프와이어점프와이어는끊어진회로를연결하는데사용된다. 개방 (open) 된회로를통과할때는점프와이어를사용한다. 테스트되는회로보호를위해퓨즈용량이상의것은사용하지말아야한다. 62

66 수행내용 1 / 충전장치점검데이터기록하기 재료 자료 조립작업표준서 전기 전자도면 조립공구, 측정기류, 시험기계측기기매뉴얼 안전관련매뉴얼 기기 ( 장비공구 ) 전산장비 : 컴퓨터, 프린터기 응용프로그램 : 문서작성프로그램, CAD, CAM 수공구류 : 드라이버, 스패너, 렌치, 플라이어 동력공구류 : 전기드릴, 에어드릴 조립공구류 : 스트리퍼, 니퍼 시험계측기류 : 절연저항측정기, 접지저항측정기, 클램프미터, 만능회로측정기 안전유의사항 측정하기전에전환선택스위치의위치를확인한다. 회로시험기에기계적인충격을가하지않는다. 반도체가포함된유닛 (ECU가접속된상태 ) 회로에서는자체전원테스트램프를사용하지않는다. 수행순서회로시험기나테스트램프를이용하여다음의순서로충전회로점검하기 1. 축전지의전압과단자케이블의접속상태를점검한다. 2. 퓨즈의단선여부를점검한다. 3. 발전기 B( 출력 ) 단자의접속상태를확인한다. 4. 발전기 R(S) 단자와 L단자의접속상태를점검한다. 5. 발전기 B( 출력 ) 단자의출력전압을점검한다. 6. 발전기단자전압을점검한다. 63

67 점검결과를기록표에다음과같이작성하기 1. 이상부위 : 기관의시동을걸고충전장치를작동이되지않는부분을찾아서기록한다. 2. 내용및상태 : 고장의원인및상태를기록한다. < 표 3-5> 고장의원인및상태 테스트램프를사용하여전압을점검해본다. 1. 테스트램프의한쪽리드와이어를접지시킨다. 만약, 전압계가테스트램프대신사용되었다면 (-) 측와이어를접지시킨다. 2. 테스트램프의다른리드와이어를스위치커넥터의전원쪽단자에연결할것. 테스트램프는점등되고전압계는전압을지시해야한다. 3. 다음에테스트램프또는전압계를모터커넥터에연결한다. 테스트램프는점등이안되고전압계는전압을가리키지않아야한다. 이상태에서스위치가 ON되면테스트램프는점등, 전압계는전압을지시하고모터는가동된다. 4. 여기서의회로는정상이지만모터가가동되지않는문제가있을때모터에근접한커넥터부터결함부가확인될때까지전압을점검한다. 64

68 수행내용 2 / 자동문조립하기 - 파워윈도레귤레이터교환하기 재료 자료 조립작업표준서 전기 전자도면 조립공구, 측정기류매뉴얼 시험기계측기기매뉴얼 안전관련매뉴얼 기기 ( 장비공구 ) 전산장비 : 컴퓨터, 프린터기 응용프로그램 : 문서작성프로그램, CAD, CAM 수공구류 : 드라이버, 스패너, 렌치, 플라이어 동력공구류 : 전기드릴, 에어드릴 조립공구류 : 스트리퍼, 니퍼, 드라이버, 라체트렌치 시험계측기류 : 절연저항측정기, 접지저항측정기, 클램프미터, 만능회로측정기 안전유의사항 회로시험기에기계적인충격을가하지않는다. 측정하기전에회로시험기의전환선택스위치를확인한다. 레귤레이터어셈블리의장착볼트를풀때스프링의힘에의하여레귤레이터암이튈수있으므로주의해야한다. 65

69 수행순서 전동미러내부커버탈거하기 [ 그림 3-10] 사이드미러의탈착 1. 작업대상도어를확인한다. 2. 델타몰딩을탈거한다. 사이드미러마운팅볼트를탈거한후미러를탈거하고리모트컨트롤커넥터분리하기 ( 전동식미러에만해당 ). [ 그림 3-11] 리모트컨트롤커넥터분리하기 1. 전동식미러인지확인한다. 2. 암커넥터의록킹포인트를누르면서분리한다. 66

70 안전로크노브탈거하기 실내도어그립핸들및도어인사이드핸들에장착되어있는볼트풀어내기 [ 그림 3-12] 볼트풀어내기 1. 핸들고정스크루를탈거한다. 2. 핸들을탈거한다. 3. 트림패널하단스크루를탈거한다. 도어트림탈거하기 1. 트림훼스너와도어트림사이에일자 (-) 드라이버를집어넣어틈새를만든다. 2. 아래쪽틈새를두손으로잡고 퍽 하고앞으로빼면서위로향하여들어올린다. 3. 패널위쪽을잡고후크를빼듯이위로수직으로들어올려트림패널을탈거한다. 4. 조립시에는위쪽에서아래밀어넣고, 아래쪽을 꽝 하게밀어서부착한다. 67

71 도어트림실제거하기 [ 그림 3-14] 실 ( 비닐 ) 을제거 레귤레이터어셈블리분리하기 1. 도어스위치를연결하고유리기어를작동하여도어윈도유리를내린다. 2. 레귤레이터어셈블리탈부착이쉬운위치에오면멈춘다. 3. 윈도모터커넥터를분리하고레귤레이터를고정하는볼트를푼다. 파워윈도모터를레귤레이터어셈블리에서분리하기 68

72 [ 그림 3-16] 레귤레이터의분리 파워윈도레귤레이터점검하기 1. 모터터미널을배터리에연결한다. 2. 모터가부드럽게작동하는가확인한다. 3. 모터에작동에이상이있으면교환한다. 69

73 학습 3 교수 학습방법 교수방법 전기 전자부품에대한지식수준을고려하여부족한내용및추가로필요한지식을 설명한다. 실생활에응용되는전기전자장치고장진단방법과과정등을예를들어설명한다. 고장진단교육이효율적으로이루어지려면순차적인사고와조건예측사고를동시에계발할수있는교수방법이요구된다. ~ 되면어떻게될까 라는조건예측의문 (what-if question) 은고장해결에유용한사고방법이될수있다. 측정장비의주요기능에대한사용방법을습득할수있도록실습을병행한다. 학습방법 전기전자부품에대한자료를수집하여충분히학습한다. 이미작성된회로샘플을충분히수집하고, 특정전기 전자장치주요부분의신호를 측정해본다. 측정데이터를문서로정리하고실습을통하여충분히숙지한다. 구성부품의입 출력관계파악을통해회로시스템의기능을알고회로의흐름을이 해할수있도록전기 전자회로에사용되는수동소자 ( 저항기, 인덕터, 커패시터 ) 의기 능을명확히숙지한다. 70

74 학습 3 평가 평가준거 평가자는학습자가수행준거및평가항목에제시되어있는내용을성공적으로수행하였는지를평가해야한다. 평가자는다음사항을평가해야한다. 평가방법 평가자질문 71

75 작업장평가 피드백 1. 평가자질문 - 기본회로파악에어려움을느끼는경우에는전기 전자기본회로도를수집하여정리하게한다. - 측정데이터문서작성에어려움을느끼는경우에는샘플서식을수집 배포하거나, 필요항목을추출하여사례로제시한다. 2. 작업장평가 - 고장원인추론을잘숙지하지못하는경우에는사례별로정리하여진단해보도록한다. - 측정장비의사용방법을숙지하지못한경우에는실습시간을추가로할당하거나, 해당장비의전문가특강을활용한다. 72

76 실습 실습장비를이용한전기전자실습 (AReS) 실습 1 실습장비를이용한전기전자실습 (AReS) 1. 전기회로와부품실습 목표 : - 전압, 전류및저항을정의할수있고, 그들의관계를옴의법칙으로설명할수있다. - 도선의저항을계산할수있다. - 전기전자부품의심벌 ( 기호 ) 과작도기호를판독할수있다. 실습순서 1. 건전지 2개, LED, 저항 100Ω 및스위치를사용한 LED 점등회로를방안지에그려보시오. -그림 1.1-7(a) 에는실물모양그대로를프리핸드접속도로그리고, -(b) 에는기호를사용한회로도를그리시오. (a) (b) 그림 회로도 / 배선도그리기 2. 다음에열거하는부품의기호를조사하여다음의표 에기입하시오. 다이오드발광다이오드푸시버턴스위치 (PBS) 전해콘덴서코일또 는인덕터가변저항기또는퍼텐쇼미터전압계전류계퓨즈직류 73

77 모터 교류전원또는발전기 표 부품의명칭과기호기록표 (1) Diode (6) (2) (7) (3) (8) (4) (9) (5) (10) < 연습문제 > 1. 구리도선의단면적이 2[ ], 왕복총길이가 100[ ] 이다. 이도선의저항은얼마인 지계산하시오. 단, 구리의비저항은 Ω 이다. 2. < 표 1.1-4> 및 < 표 1.1-5> 의부품들중에서극성이있는부품을어떤것인가? 3. 전자부품의극성구별법은무엇인가? 4. 기호들은누가만들며모르는부품의기호는어디에서찾을수있는가? 다음질문에적합한정답문항을고르시오. 5. 다음기호의명칭은무엇인가? 가. 교류전원나. 3 상전원다. 교류모터라. 고주파신호 74

78 6. 다음기호의명칭은무엇인가? 가. 저항기나. 리액터다. 콘덴서라. 퓨즈 7. 다음기호의명칭은무엇인가? 가. 인버터나. 컨버터다. 트랜스포머라. 초크코일 8. 다음기호중에서의미가다른한가지를고르시오. 가. 나. 다. 라. 9. 다음중반도체소재로분류되지않는것은? 가. 게르마늄나. 황화카드뮴다. 이산화규소라. 탄화규소 10. 다음중절연체가아닌것은? 가. 세라믹나. 산화알루미늄다. 니크롬라. 플라스틱 11. 다음중비저항이가장낮은도체는무엇인가? 가. 금나. 은다. 구리라. 백금 75

79 2. 옴의법칙실험 목표 : - 옴의법칙을설명하고, 전압, 전류그리고저항의관계를증명할수있다. 실습순서 1. 다음의그림과같이실험회로를구성한다. 그림 의기본회로를실험용회로로바꾼것이그림 이다. 실험회로와같이 단자 1-2 에전원전압을연결하고, 단자 3-4 에전류계를연결한다. I E= V R V 2 100Ω/2W 3 4 그림 기본저항회로 그림 옴의법칙실험회로 브레드보드를이용하는경우에는아래의그림 를참고하시오. 3 1 E= V1= [V 2 4 그림 브레드보드를이용한옴의법칙실험 76

80 2. 전압을변동할때마다흐르는전류를측정한다. 가. 전원전압을단계별로높여갈때마다전류의세기를측정하여표 에기록한다. 표 전압과전류의관계를측정한결과표 ( ) [ ] ( ) 값계산 0 [ ] [ ] 3. 전압과전류의측정값을바탕으로저항을산출한다. 표 에기록된측정결과를이용하여각각의전압에서 관계를계산하고그결 과를표 1.2-2의마지막줄에기입한다. 예를들면, 공급전압이 2V일때측정된전류가 20 라면,, 로표시할수있으므로 Ω 의방 식으로저항을계산할수있을것이다. 4. 측정결과를그래프로그린다. 표 의측정결과를바탕으로그림 의그래프를완성한다. ( ) 100mA 80mA 60mA 40mA 20mA 0mA 0V 2V 4V 6V 8V 10V 12V ( ) 그림 전압과전류의관계 77

81 5. 결과를검토한다. 이상의실험결과가. 곡선의기울기가직선을나타내는지확인한다. 직선은비례관계임을증명한다. 나. 기록표의마지막줄에서얻은저항값이모두동일한지확인한다. 예를들면, 각측정단계에서 값이 100 ±5% 이내로일치한다면옴의법칙실험은성공적이다. 다. 위의실험결과가긍정이면우리는다음과같은결과를확인할수있다. 라. 위의식을대수적으로전류 에관한식으로변형하면다음과같다. 마. 또, 공급전압 ( ) 과저항의강하전압 ( ) 가같음을확인할수있다. 78

82 3. 저항기의컬러코드판독실습 목표 : - 컬러코드로표기된저항기의값을판독할수있다. - 숫자및문자로표기된저항기의값을판독할수있다. 실습순서 1. 실험보드 EB-130 에부착된저항기의컬러코드표시값을판독하고, 저항계를사용하여 실제의저항값을측정하시오. 그리고그결과는표 에기입하시오 EB ) 4 2) 5 3) 6 a) 1/4W b) 1/2W c) 1W d) 2W 표 색저항기의저항측정결과기록표 컬러코드판독값 Ohmmeter 측정값오차범위판정 색컬러코드연습문제 다음 4 색저항의컬러코드를보고저항값과오차를판독하여기입하시오. 79

83 컬러코드판독 실측값 2.1 갈 흑 등 금 10kΩ±5% 2.2 황 자 금 금 2.3 등 백 적 금 2.4 회 적 갈 금 2.5 록 갈 황 금 2.6 적 흑 은 은 2.7 갈 록 록 금 3. 5 색컬러코드연습문제 다음 5 색저항기의컬러코드를보고저항값과오차를판독하여기입하시오. 컬러코드판독 실측값 3.1 갈 흑 록 갈 적 3.2 적 록 록 적 갈 3.3 황 자 록 흑 갈 3.4 등 청 록 등 록 3.5 록 갈 갈 금 적 3.6 자 록 흑 황 갈 80

84 4. 6 색컬러코드연습문제풀기 다음 6 색저항기의컬러코드를보고저항값과허용오차및온도계수를판독하여기입 하시오. 컬러코드판독 실측값 온도계수 ppm/ 4.1 록 청 적 흑 갈 적 4.2 적 등 적 갈 갈 황 4.3 황 록 등 적 록 적 4.4 등 백 적 등 적 청 4.5 록 갈 갈 금 적 갈 4.6 적 갈 록 황 갈 등 5. 온도계수및저항의변동값계산하기 6 색컬러코드저항의표시가아래와같다. 온도계수및 50 온도상승시저항의변동 값을계산하시오. 문제 Color 1 st 2 nd 3 rd 4 th 5 th 6 th 풀이 저항값허용오차온도계수온도 50 상승시저항의변동값 6. 4 색컬러코드및 5 색컬러코드저항기로만들수있는가장작은크기의저항값은각 각얼마인가? (1) 4 색저항기의최소표시값 = (2) 5 색저항기의최소표시값 = 81

85 4. 저항의연결법실험 목표 : - 저항의직렬접속에서각저항의전압분배와합성저항의크기를구할수있다. - 저항을병렬접속에서각저항의전압분배와합성저항의크기를구할수있다. 실습순서 1. 저항의직렬연결실험 1) 그림 에서각저항에걸리는전압을측정하시오. a 12Ω b 18Ω c 30Ω d V ab V bc V cd d a 15V 그림 문제도 : 저항의직렬연결 e ma 브레드보드를이용하는경우에는그림 을참고하시오. a b c d d d a 15V e a 15V e 그림 전압측정을위한연결 그림 전류측정을위한연결 V ab =( )[V], V bc =( )[V], V cd =( )[V] 2) 단자 f-g 사이에전류계를삽입하여회로에흐르는전류를측정하시오. 82

86 브레드보드를이용하는경우에는그림 을참고하시오. 전류 I=( )[ ] 3) 옴의법칙을이용하여직렬합성저항을계산하시오. 공급전압 합성저항 전류 Ω 4) 전원을제거하고저항계를이용하여전체저항과각각의저항값을측정하시오. R 1 =( ), R 2 =( ), R 3 =( ) 직렬합성저항 =( ) 5) 옴의법칙으로계산한합성저항과저항계로측정한합성저항은일치하는가? 단, 저항기의오차를감안하여계산값과측정값의오차를 ±5% 까지허용한다. ( ) 일치한다. ( ) 일치하지않는다. 2. 저항의병렬연결실험 1) 그림 와같은저항의병렬회로에서각저항에흐르는지로전류를측정하고, 단자 a-c사이에서전체전류 ( ) 를측정하시오. X표위치에전류계를삽입하면지로전류 ( ) 를측정할수있다. 브레드보드를이용하여전체전류를측정할때에는그림 을참고하고, 각지로전류를측정할때는그림 을참고하시오. a I T c e g 15V b I 1 I 2 I 3 d f h 120Ω 150Ω 300Ω R 1 R 2 R 3 그림 저항의병렬연결 83

87 + -. 6V 6V 그림 전체전류측정하기 그림 지로전류측정하기 지로전류 :,,, 전체전류 : 2) 옴의법칙을이용하여합성저항을계산하시오. 공급전압 합성저항 ( )[ ] 전체전류 3) 전원을제거하고저항계를이용하여전체저항과각각의저항값을측정하시오. 합성저항을측정할때는 X표시된곳을모두연결하고단자 c-b에서측정한다. 각지로저항을측정할때는 X표시된곳의연결을모두끊어야한다. R 1 =( ), R 2 =( ), R 3 =( ) 합성저항 ( ), 계산식 4) 옴의법칙으로계산한합성저항과저항계로측정한합성저항은일치하는가? 단, 저항기의오차를감안하여계산값의허용오차를 ±5% 로본다. ( ) 일치한다. ( ) 일치하지않는다. 84

88 5. 전지와직류전원장치실험 목표 : - 1차전지의종류와표시법을설명할수있다. - 2차전지의종류와표시법을설명할수있다. - 전지를직렬접속하거나병렬접속하는목적을설명할수있다. - AReS 전원장치를능숙하게사용할수있다. 실습순서 1. 전지의기전력과내부저항측정 1) 그림 과같이전지, 전압계, 전류계및부하저항을연결한다. AAM cell 1 SW 12Ω 1% 그림 전압전류측정회로 2) 스위치를열고개방단자전압을측정한다. 이것은기전력과같다. 개방단자전압 ( )= 기전력 ( ): [V] 3) 스위치를닫고부하전류와전지의단자전압을측정한다. 부하전류 ( ): [A] 전지의단자전압 ( ): [V] 4) 내부저항을계산한다. 내부저항 [ ] 2. 전지의직렬접속실험 1) 그림 과같이전지홀더에 4 개의 AAM 전지를삽입하여 4.8V 전원을구성한다. 85

89 그림 전지홀더 2) 그림 와같이부하저항 47 과전압계, 전류계를연결한다. AAM cell 4 SW 47Ω 1% 그림 전압전류측정회로 3) 스위치를열고개방단자전압을측정한다. 개방단자전압 ( ): [V] 4) 스위치를닫고부하전류와전지의단자전압을측정한다. 부하전류 ( ): [A] 전지의단자전압 ( ): [V] 5) 내부저항을계산한다. 내부저항 [ ] 6) 전지 4 개를직렬로접속할때의단자전압과내부저항은단독으로사용할때에비하 여얼마나증가또는감소하였는가? 4 개직렬연결일때의단자전압 : 86

90 4 개직렬연결일때의내부저항 : 3. 전지의직병렬접속실험 1) 그림 과같이 9V 전지팩과저항 100, 전압계그리고전류계를연결한다. 9V cell CP0022 SW 100Ω 1% 그림 전압전류측정회로 2) 스위치를열고개방단자전압을측정한다. 개방단자전압 ( ): [V] 3) 스위치를닫고부하전류와전지의단자전압을측정한다. 부하전류 ( ): [A] 전지의단자전압 ( ): [V] 4) 내부저항을계산한다. 내부저항 [ ] 5) 그림 과같이 9V 전지팩 2 개를병렬로접속한다. 9V cell 2 SW 100Ω 1% 그림 전지의직병렬회로 6) 스위치를열고개방단자전압을측정한다. 개방단자전압 ( ): [V] 87

91 7) 스위치를닫고부하전류와전지의단자전압을측정한다. 부하전류 ( ): [A] 전지의단자전압 ( ): [V] 8) 내부저항을계산한다. 합성내부저항 [ ] 9) 9V 전지팩 2 개를병렬로접속할때의단자전압과내부저항은단독으로사용할때 에비하여얼마나증가또는감소하였는가? 2 개병렬연결일때의단자전압 : 2 개병렬연결일때의내부저항 : 4. 솔라셀의직렬접속을실험한다. 솔라셀의유효기전력은 0.5V로매우낮기때문에직렬연결하여사용하는것이원칙이며, 하나의패널에필요한수의솔라셀을직렬로접속하여하나의전지처럼사용할수있도록만든것을 솔라모듈 또는 PV모듈 이라고부른다. 36개이상의직렬모듈을레귤러모듈이라고하는데비해그이하의소형모듈을미니모듈이라분류한다. 1) 그림 과같이미니모듈 3개를직렬로연결하고, 여기에백색 LED와저항 100 을연결한다. 햇볕이쪼이는곳에미니모듈을설치하거나인공조명을사용하여태양광발전이가능하게한다. a b c 100Ω 그림 솔라셀의직렬접속 2) 측정시간및일광조건 : 88

92 20... :. 3) 고휘도백색 LED 가점등되면단자 b-c 에서미니모듈전체의출력전압을측정하고 단자 a-b 사이에전류계를삽입하여부하전류를측정한다. 그리고 3 개미니모듈각각 의단자전압을측정한다. (Vac) ) 부하개방상태에서미니모듈전체의출력전압 (= 개방단자전압 :V OC ) 을측정한다. 단자 a-b 사이를개방하고단자 a-c 사이의전압을측정한다. [V] 5. AReS 전원장치사용하기 1) AReS 를켜고, 부팅이완료되면 4 개의메인메뉴중에서 2) Instrument( 계측기 ) 를선택 (Click) 한다. 그림 AReS 메인메뉴 3) 왼편에있는메뉴중에서 Variable Power 를선택한다. - 이 Variable Power( 가변전원장치 ) 를선택하면, 3 개의독립전원이스크린아래쪽에 위치한 V1, V2, V3 및 COM 단자를통해출력된다. 그리고전압의종류는, 89

93 - 팝업메뉴에서 3Ch DC 를선택하면 0~±20V 범위의직류전압을얻을수있다. - 3 상 (3 Phase AC Power) 을선택하면 0~14V 범위의교류전압을얻을수있다. - 그림 는주메뉴 Variable Power 에서 3CH DC 가선택된화면이다. 그림 Variable Power 에서 3CH DC 가선택된화면 4) 계측기화면상면의 3 CH DC 를선택한다.( 첫째메뉴가자동으로선택된다.) 1 DC Voltage V1 의전압을단계별로상하향 ( ) 조절하여, 예를들면 5V 에맞춘다. 조절이완료되면 ON 버튼 ( ) 을눌러출력을활성화한다. 1 2 그림 전압조절하기 5) 전면패널하단의 Variable Power 단자그룹중에서 V1 과 COM 단자를통해 5V 가 출력되는지확인한다. 6) 만약 ±15V 의양전원이필요하다면다음의순서를따른다. - 먼저 DC Voltage V1 의전압을 15V 로설정하고, 90

94 - 다음 DC Voltage V2 의전압을 15V 로맞춘다음 IN V 버튼을누르면 (-) 전압이 출력된다.. 그림 단자판을통한 전원사용하기 91

95 6. 전력실험 목표 : - 직류회로의전력을측정할수있다. - 전압, 전류, 저항의세가지중두가지요소만으로전력을계산할수있다. - 직류회로의발열량을계산할수있다. 실습순서 1. 그림 과같이세개의저항부하를선택할수있도록회로를구성한다. S 1 S 2 S 3 S 4 10Ω 5W 100Ω 2W 300Ω 1W 300Ω 2W 그림 직류전력측정회로 2. S 1 =ON으로 10Ω저항하나만선택하고, 입력전압을 5V로조절한다음회로에흐르는전류를측정한다. 그리고이들을바탕으로전력을계산한다. 계산식은다음중하나를택한다. a) b) 표 직류회로의전력측정결과 전압 [V] 측정결과계산결과비고 선택한부하저항전류 [A] 전력 [W] ( 전력계산식 ) 5V 10V 20V 10Ω/5W 100Ω/2W 200Ω/1W 200Ω/5W 또는 3. 저항 100Ω 하나만선택하고, 입력전압을 10V로조절한다음회로에흐르는전류를측정하여전력을구한다.(S 1 =OFF, S 2 =ON) 4. 전압은그대로두고저항 200Ω/1W 하나만선택한다. 그리고앞에서와같은방법으로 92

96 전류를측정하고전력을계산한다.(S 2 =OFF, S 3 =ON) 5. 저항 200Ω/5W를선택하고, 입력전압을 20V로조절한다음회로에흐르는전류를측정하여전력을계산한다.(S 3 =OFF, S 4 =ON) 6. 결과의검토 1) 전원전압이일정한조건에서저항이 2배증가할때소비전력은어떻게변하는가? 전원전압 ( 고정 ) 부하저항 ( 변동 ) 소비전력 ( 계산 ) 10V 1 100Ω( 기준 ) W ( 기준 ) 2 200Ω(2 배증가 ) W ( ) 2) 부하저항이일정한조건에서전압이 2 배증가할때소비전력은어떻게변하는가? 부하저항 ( 고정 ) 전원전압 ( 변동 ) 소비전력 ( 계산 ) 200Ω 1 10V( 기준 ) W ( 기준 ) 2 20V(2 배증가 ) W ( ) < 전기의발열작용실험 > 7. 소비전력 2kW의커피포트에 0.5리터의물을담아서끓일준비를한다. 디지털온도계를이용하여커피포트에담긴냉수의온도를측정해둔다. 8. 냉수의현재온도에서 100 에이르기까지의소요시간과발열량을계산한다. 냉수의온도를 15 라고가정하고계산해보면 1 상승온도 =85, 2 필요한열량 =500cc 85 =42,500[Cal], 1Cal=4.184J=4.184Ws 3 필요한열량 =177,820[Ws] 4 커피포트발열량 H=P t=2000[w] t[s] 필요한열량 5 [ 계산값 ] 비등에걸리는소요시간 커피포트전력 6 [ 측정값 ] 실제로비등에걸린시간 7효율 = [ 계산값 ] 비등소요시간 ( )= [s] 9. 커피포트에전원을공급하면서스톱워치의시간을출발시킨다. 10. 온도계로커피포트의온도를감시하다가 100 에이르는순간까지의시간을측정한다. [ 측정값 ] 비등소요시간 ( )= [s] 11. 계산값비등소요시간 과 실제로측정한비등소요시간 으로열효율을계산한다. 계산값비등소요시간 열효율측정값비등소요시간 93

97 < 문제 1.7-1> 저항 10kΩ/¼W에인가할수있는최대전압은얼마인가? < 문제 1.7-2> 어떤부하저항에공급하는전압을 110V에서 220V로높이면소비전력은몇배로증가하는가? 94

98 7. 측정기실험 목표 : - 전압계와전류계의측정법을설명할수있다. - 아날로그멀티미터로측정할수있는범위를열거할수있다. - 내부저항이측정오차에미치는영향을설명할수있다. 실습순서 1. 전압측정하기 1) 그림 와같은저항회로망을구성하고각저항에걸리는전압을측정한다. 브레드보드로실험할경우에는그림을참고하시오. a R 1 b c d R 2 e 200Ω 300Ω E 1 f E 2 3.3V R 3 5V 100Ω g h j 그림 전압측정모델1 ( 낮은임피던스회로 ) 그림 브레드보드조립도 95

99 2) 먼저아날로그멀티미터의전압계를이용하여저항양단의전압을측정하고, 디지털멀티미터로바꾸어다시한번전압을측정한다. 이때아날로그전압계의측정레인지는 10V를선택한다. 표 낮은임피던스회로의전압측정결과 V R1 V R2 V R3 [V] 참값 ( 계산값 ) [V] 3) 그림 와같이저항의크기를큰값으로바꾸고아날로그멀티미터와디지털멀티미터로바꾸어가며각저항에걸리는전압을측정한다. 브레드보드의경우, 세개의저항만교체하고, 위와같은방법으로전압을측정한다. a R 1 b c d R 2 e 200k 300k E 1 f E 2 3.3V R 3 5V 100k h g j 그림 전압측정모델2 ( 높은임피던스회로 ) 표 높은임피던스회로의전압측정결과 V R1 V R2 V R3 [V] 참값 ( 계산값 ) [V] 4) T= 참값, M= 측정값이라고할때상대오차는다음과같이계산한다. 96

100 상대오차 5) V R3 를기준으로아날로그와디지털전압계의측정값에대한오차율을계산하시오. 측정항목 V R3 상대오차 (%) 표 아날로그와디지털전압계의차이 [V] 참값 ( 계산값 ) [V] 6) 이상의측정결과에서고임피던스회로 ( 그림 ) 에서전압측정의결과가다르게나타나는이유는무엇인가? 2. 전류측정하기 그림 과같은회로에서각저항을통과하는전류를측정한다. 단, 전류계는아날로그또는디지털방식중에서한가지를선택한다. a R 1 b c d R 2 e I 1 I 2 200Ω 300Ω E 1 f E 2 3.3V R 3 5V 100Ω g h j 그림 전류측정을위한모델회로 I 3 표 전류측정결과 I 1 I 2 I 3 b-c 사이 d-c 사이 c-f 사이 [ma] * / 97

101 3. 저항측정하기 1) 표 의 5 개저항을아날로그저항계로측정할때적합한레인지를선택하시오. 표 저항기측정연습 1 / / / 22 2 / / / / / / / / / / / / 3 아날로그저항계의레인지종류 : 1R, 10R, 100R, 1kR, 10kR 2) 위와같은선택으로저항을측정하고그결과를표 1.7-2에기록하시오. 3) 질문 : 아날로그저항계의눈금판은그림 과같이불평등눈금이다. 선택된레인지가 100R일때저항값은얼마인가? 그림 저항측정문제 4) 두명이한팀이되어임의의저항들을측정하고눈금판읽는연습을진행하시오. 98

102 99 (Parts shape) (Symbols) a 1 b 2 c 3 d 4 e 5 f 6 g 7 h 8 부품의명칭 < 보기 > 1Diode, 2Ceramic-Capacitor, 3Tactile-Switch, 4Transistor, 5Vacuum Tube, 6Transformer 7Potentiometer 8Carbon-Resistor 20..

103 8. 키르히호프의법칙실험 목표 : - 키르히호프의법칙을이용하여회로망속의전류와전압을구할수있다. 실습순서 1. 그림 는키르히호프의법칙을실험하기위한회로이다. 그림 키르히호프법칙 실험회로도 2. AReS 를이용하여그림 과같이두개의전원과하나의전류계를연결하시오. 120Ω 180Ω I 3 6V 12V 100Ω 그림 합성전류측정법 3. 만약브레드보드를이용하여실험회로를구성한다면그림 2.1-7을참고하시오. 가. 두개의전원은브레드보드왼편에설치된 TO2 Variable Power Supply 포트중에서 V1과 V2를이용한다. 나. 회로조립과전원배선이끝나면 AReS본체를켜고 POWER SUPPLY를눌러 V1=6V, V2=12V로조정한다음출력을 ON상태로바꾼다. 100

104 6V I 3 GND 12V 그림 합성전류측정법 전류계의레인지선택은자동또는 100 로설정한다. < 합성전류측정하기 > 을통과하는합성전류 (I 3 ) 를측정하여아래기록표에기입한다. R 3 를통과하는합성전류 (I 3 ) [ ma ] 참고 : 저항 (R 3 ) 을통과하는전류를측정하는방법에는표 와같은네가지가있다. 이중에서한가지를골라전류 I 3 를측정하시오. 표 전류측정법 전류를측정하는방법들 (a) 전류계를사용한전류측정측정의예 (a) 참고도 (a) 장점과단점 :..... (b) 전압계를사용한전류측정법 (b) 101

105 측정법 :. 측정의예 (b) 100[ ]. 장점과단점 :... (c) 보조저항을사용한전류측정법측정법 : (1 ) (c). Ω 측정의예 (c) I 3 1Ω(1%) 1Ω. 장점과단점 :. 100:1.. (d) AReS 오실로스코프의 전압 & 전류계 기능사용하기 AReS 디지털오실로스코프는일반적인파형관찰과측정결과를수치로나타내는 Volt & Ampere meter 기능, 그리고채널A와채널B를곱하여전력을측정할수있는기능을제공한다. 예를들어, ChA는전압을측정하고, ChB는 100Ω저항을통과하는전류를측정한다고가정하고사용법을설명한다. AReS Instrument Volt & Ampere meter를선택하면아래그림 (d) 와같은측정기화면이나타난다. 이때, ChA에서 Voltage, RMS, DC 등을선택한다. 그리고 ChB에서 Ampere, RMS, DC 등을선택한후우측하단의저항단추를클릭하면그림 (e) 와같은숫자입력을위한새창이뜬다. 여기서 100을입력한후 OK를누르면전류측정을위한준비는완료된다. 102

106 이제오실로스코프의 ChB 프로브를저항 (100 ) 양단에연결하면 AReS의채널B 화면에는전류값이표시될것이다. DC인경우프로브의극성에따라 (-) 부호가나타날수있다. 파형측정 측정결과를양자화하여숫자로표현 ChA와 ChB를곱하여전력을구함 저항선택 (d) 전류측정을위한주화면 (e) 저항설정화면 5. AReS 전압 & 전류계 를이용하여측정한전류값 (I 3 ) 은얼마인가? AReS [ma] 6. I 3 위치의전류계를제거하고전선으로연결한다. < 지로전류측정하기 > 7. 그림 2.1-8과같이 I 1 과 I 2 위치에전류계를연결하여지로전류를측정하거나, 8. AReS 전류계를이용하여 I 1 및 I 2 측정하고아래에기록하시오. 이경우에는전류계자리를단선으로연결해야한다. 브레드보드를이용하여실험할경우에는그림 2.1-9를참고하시오. 103

107 120Ω 180Ω I 1 I 2 6V 100Ω 12V 그림 지로전류측정법 ChA ChB 6V 12V Gnd 그림 지로전류측정법 120Ω [A] 180Ω [A] 9. 이상의실험에서얻은전류값들이키르히호프의제 1 법칙을만족하는지비교하시오. 전류의 평형관계 I 1 I 2 I 3 = 10. 그림 과같이회로를원상복구하고전압계를사용하여각저항양단의전압을 측정하고기록하시오. 104

108 - - V 1 V 2 120Ω 180Ω 6V - V 3 100Ω 12V 그림 전압측정법 6 V 12V 그림 브레드보드를사용한전압측정 V 1 (120 ) V 2 (180 ) V 3 (100 ) 11. 회로 1(Loop- ) 에서키르히호프의제 2 법칙 ( 전압의평형 ) 을확인한다. 루프에포함된기전력 (E 1 ) 및저항 (R 1, R 3 ) 의전압강하값을 <Loop 의전압평형 > 표 에기록하고등식이성립하는지확인하시오. 105

109 Loop-Ⅰ 그림 루프 1 의 전압평형 Loop E 1 V 1 V 3 6V = 12. 회로 2(Loop- ) 에서전압의평형관계를확인한다. 그림 과같이루프 에포함된기전력 (E 2 ) 및저항 (R 2, R 3 ) 의전압강하값을 <Loop 의전압평형 > 표에기록하고등식이성립하는지확인하시오. Loop-Ⅱ 그림 루프 Ⅱ 의 전압평형 Loop E 2 V 2 V 3 = 13. 회로 3(Loop- ) 에서전압의평형관계를확인한다. 그림 의전압측정결과에서두개의기전력 (E 1, E 2 ) 및두전압강하 (V 1, V 2 ) 만을이 용하여전압평형식을만들어보시오.( 접속점 A 와 B 사이의전압은무시한다.) 106

110 V 1 V 2 Loop- CCW E 2 -E 1 =V 2 -V 1 E 1 V 1 (-). 그림 루프 -Ⅲ 의전압평형 E 1 E 2 V 1 V = < 질문 > 1. 그림 ( 루프 - ) 에서순환전류의방향을점선방향과반대인시계방향 (CW) 으로가 정한다면전압식은어떻게되는지아래에기입하시오. E 1 E 2 V 1 V 2 = < 요약 > 1. Kh-1법칙 : 임의접속점으로들어오는전류의합과나가는전류의합은같다. 2. 전류방향의원칙 : 접속점 ( 중심 ) 으로들어오는전류에는 (+), 접속점에서나가는전류에는 (-) 부호를붙인다. 3. Kh-2법칙 : 임의의폐회로내에서전압강하의합과기전력의합은같다. < 연습문제 > 1. 아래그림과같이접속점으로부터흘러나가는전류 I 1 는? I 1 23 가. 28mA 나. -28mA 다. 38mA 라. -38mA 107

111 2. 회로망속에서전류의방향은어떻게표기하는가? 가. 임의로표기할수있다. 나. 남쪽및동쪽으로흐를때를 (+) 로표기한다. 다. 전류또는신호의흐름이오른쪽방향일때 (+) 로표기한다. 라. 접속점또는소자내부로유입할때 (+) 로표기한다. 3. 임의의폐회로에서다수의전원전압과전압강하가존재할때키르히호프의식에서각전압의극성은어떻게부여하는지방법을설명한것이다. 잘못된것은? 가. 임의의폐회로에서임의의순환전류방향을정하여그려넣는다. 나. 순환전류와일치하는전원전압이면 (+), 반대방향전압이면 (-) 를붙인다. 다. 순환전류와일치하는강하전압이면 (+), 반대방향강하전압이면 (-) 를붙인다. 라. 저항에걸리는강하전압은반드시측정을통해서확인하고극성을부여한다. 4. 다음의트랜지스터회로에서베이스를기준으로키르히호프의전류식으로옳은것은? V T R T I B R C I C R E V CC R T =10k R E =1.5k R C =2.2k V BE =0.6V V T =4V V 12V 그림 트랜지스터회로모델 가. I B +I C +I E =0 나. I B +I C -I E =0 다. I B -I C +I E =0 라. -I B -I C +I E =0 5. 키르히호프의전압식을이용하여아래와같은회로에서전지의내부저항을구하는식 으로옳은것은? 108

112 I. E R V.. 그림 전지의내부저항구하기. 6. 아래폐회로에서전류 I 는얼마인가? A R 1 R 2 B 그림 E 1 I E 2 E 1 =3V, E 2 =12V, R 1 =12Ω, R 2 =30Ω R 3 =18Ω R 3 가. 0.1A 나. 0.15A 다. -0.1A 라 A 7. 위의회로에서점 A-B 간의전위차 (V AB ) 는몇 V 인가? 가. 3.3V 나. 3.9V 다. -5.7V 라. -6.3V 8. 어떤전지에부하저항 (R) 으로 3 을달았을때전류 (I) 가 5A 흘렀다. 부하저항을 8 으 로바꾸었더니전류가 2.5A 흘렀다. 이전지의내부저항 ( ) 을구하시오. E 그림 내부저항측정을 위한회로모델 9. 다음의회로망을보고질문에답하시오. 109

113 9V 60Ω A I 1 I 2 I 3 50Ω B 90Ω 18V 그림 문제도 - 양전원회로망 9_1) 접속점 B 에서키르히호프의전류식을세우시오. 9_2) 전원 9V 와저항 60, 50 을포함하는왼쪽폐회로에서전압평형식을세우시오. 9_3) 전원 18V 와저항 90, 50 을포함하는오른쪽폐회로에서전압평형식을세우시 오. 9_4) 위의회로망에서키르히호프의방정식을이용하여문제를풀고전류를구하시오. I 1 = I 2 = I 3 = 110

114 9. 중첩의정리실험 목표 : - 중첩의정리를이용하여회로망의전류, 전압을계산할수있다. 실습순서 1. 다음의회로는중첩의정리를시험하기위한모델회로망이다. 120Ω 180Ω 5V 100Ω 15V 그림 중첩의정리실험도 2. 3개소의지로전류를측정한다. 가. I 1, I 2, I 3 의위치에순차적으로전류계를접속하고각각의전류를측정하거나, 나. AReS 오실로스코프의확장기능을이용하여전류를측정할수있다. 그림 2.2-6에서는 100 을통과하는전류 (I 3 ) 를측정하는보기이다. I 1 120Ω 300Ω I 2 5V ChA 그림 I 3 100Ω ChB 15V AReS Instruments Setting Volt & Ampere Meter Ch.A= 전압 /DC/RMS Ch.B = 전류 /DC/RMS/ R 100Ω OK AReS 오실로스코프확장기능을사용한전류 (I 3 ) 측정법 3. 브레드보드를이용하여실험하는경우에는그림 또는 2.2-8을참고하시오. 전류를측정하는방법에는전류계를이용하는전통적인방법이있다. 브레드보드를사용하는경우, 연결법은그림 2.2-7과같다. 디지털멀티미터또는 AReS 디지털전류계를사용할수있다. 111

115 5V 15V 그림 전류계를이용하여전류 (I 3 ) 측정하기 실용적인방법으로, 그림 2.2-8과같이오실로스코프의프로브를저항양단에접속하고오실로스코프의오른쪽에있는전압 & 전류계기능을이용하여전류를측정한다. 채널B를이용한다면, 다음과같이설정한다. ChB=Ampere/DC/RMS/R=100Ω OK 5V 15V ChB Volt & Ampere Meter ChB=Ampere Function=DC/RMS/ R=100 그림 ChB 를전류계로설정하여전류 (I 3 ) 측정하기. 전류측정결과 I 1 = [ ] I 2 = [ ] I 3 = [ ] 4. 그림 와같이 E 2 의전원을제거하고그자리는전선으로연결한다. 그리고전원 112

116 E 1 (5V) 만공급할때 100 을통과하는전류 (I 31 ) 를측정하여기록한다. 120Ω 300Ω I 31 5V 100Ω 그림 E 1 에의한지로전류 (I 31 ) 측정법 브레드보드를사용할경우에는그림 을참고하시오. E 1 = 5V E 2 =0V GND ChB 단락. E 2. ChB 그림 AReS 디지털전류계를이용한 I 31 측정법 E 1 (5V) 만공급할때 100Ω 에흐르는전류 (I 31 ) [ ] 5. 그림 과같이전원 E 1 을제거하고그자리는전선으로연결한다. 그리고전원 E 2 (15V) 만공급할때 100 을통과하는전류 (I 32 ) 를측정한다. 113

117 120Ω 300Ω I Ω 15V 그림 E 2 에의한지로전류 (I 32 ) 측정법 브레드보드를사용할경우에는그림 를참고하시오. E 1 =0V 단락 ChB E 1. E 2 = 15V GND. ChB 그림 AReS 디지털전류계를이용한 I 32 측정법 E 2 (15V) 100 (I 32 ) [ ] 6. 앞의세측정결과를아래표에옮겨적고 중첩의정리 가성립하는지확인한다. 측정값 I 31 I 32 I 3 = 7. 중첩회로에서각전류를다음의계산공식으로구하고측정값과비교해보시오. 단, 이다. 114

118 계산값 8. 결과의검토 계산결과와측정결과가일치하는가? ( ) 예, 일치합니다. ( ) 아니오, 일치하지않습니다. 연습문제 1. 그림 R 1 =1.2k, R 2 = 1.2kΩ 1.8kΩ 1.8k, R 3 =1k I 3? 5V 1kΩ 15V 그림 문제도 (1 ) 2. 위의문제에서전원 E 1 의극성이반대로주어질때 I 3 는얼마인가? 3. 그림 Ω I 1 A I 2 90Ω I 3 I 3 V AB ( 50 ). 9V B 50Ω 18V 그림 문제도 (2 ) 115

119 10. 테브닌의정리실험 목표 : - 다수의전원과저항을가진회로망을하나의전압원과하나의저항이직렬연 결된테브닌등가회로로변환할수있다. 실습순서 1. 브레드보드를이용하여아래와같이두개의회로를조립하고 E 1 =3V, E 2 =2.4V 가되도 록전원공급기를조절한다. R 1 R 3 30Ω 3Ω 1 R Th 27Ω 3 E 1 3V R 2 120Ω R L 3Ω E 2 2.4V R L 3Ω 2 4 그림 회로 -A 그림 회로 -B 1 R L R L 2 3V 2.4V 회로 -A 회로 -B 그림 브레드보드에조립한실험회로 2. 그림 또는그림 의회로 -A 에서부하 (R L ) 를연결하지않은상태로단자 1-2 사 이의출력전압을측정한다. 개방단자전압 [V] 116

120 3. 그림 과같이회로 -A 의전원을제거하고그자리를연결선으로단락 ( 쇼트 ) 한다. 1 입력전원단락 Ω 회로망의내부저항을측정한다. 테브닌저항 2 그림 테브닌저항측정하기 4. 디지털저항계로출력단자 1-2 간의저항을측정한다.( 이때부하는연결되지않는다 ) = Ω 5. 다시전원 (E 1 ) 3V 를연결한다. 6. 그림 과같이양쪽의출력단자 1-2 와 3-4 에각각 R L = 3 을연결한다. 7. 전압계로양쪽의출력전압을측정하여표 에기록한다. A B R L R 3V 2.4V L A : B : 그림 부하실험을위한저항접속 117

121 1 1 R L R L 2 2 3V 2.4V A: 주어진회로 B: 테브닌등가회로 그림 브레드보드에서의조립예 (R L =3 ) 8. 표 에제시된부하저항들을단자 1-2 사이에차례대로바꾸어가면서연결할때마 다양쪽의출력전압을측정하고기록한다. 표 부하저항에따른출력기록표 회로 -A ( 전원전압 =3V) 회로 -B ( 전원전압 =2.4V) 부하저항 [Ω] 출력전압 [V] 출력전력 [W] 부하저항 [Ω] 출력전압 [V] 출력전력 [W] 9. 표 2.3-1에서회로-A와회로-B의측정결과를비교한다. 측정오차를 5% 라할때양쪽의측정결과가일치하는가? ( ): 예, 일치합니다. ( ): 아니오, 일치하지않습니다. 10. 부하전력계산하기 : 출력전압과부하저항을알면부하가소비하는전력을계산할수있다. 아래공식을이 118

122 용하여각부하저항의소비전력을계산하여표 에기입하시오. 소비전력계산식 11. 어떤값의부하저항에서최대출력이나왔는지아래에기록하시오. R L(max) = Ω <Good to Know> 전지, 발전기등모든전원장치는내부저항 ( ) 을가진다. 이전원에부하저항 ( ) 을연결하여최대전력을인출하는조건은내부저항과부하저항이같을때이다. 트랜지스터나 FET 등증폭소자들은내부저항을가진다. 이들소자를사용한증폭기 에서최대출력을인출하기위한조건은증폭기의내부저항과부하저항을같게하는것이 다. 최대전력전달조건 =, 그리고이때의최대출력 < 연습문제 > 1. 다음과같은브리지회로의테브닌전압 (V Th ) 을구하시오. 출력단자는 A-B 이고, 부하저항은 330 이다 V A B 100 I 200 그림 브리지회로의부하전류 (I) 2. 위회로의테브닌저항 (R Th ) 을구하시오. 3. 지금까지구한 V Th 와 R Th 를바탕으로테브닌등가회로를그리시오 4. 테브닌등가회로를이용하여부하저항 330 에흐르는전류 (I) 를구하시오. 119

123 11. 노튼의정리실험 목표 : - 다수의전원과저항을가진회로망을하나의전류원과하나의어드미턴스가 병렬연결된노튼의등가회로로변환할수있다. 실습순서 1. 아래의회로 -C 는주어진회로망이고, 회로 -D 는그것의노튼등가회로이다. 먼저주어 진회로 -C 를 AReS 실험장치와브레드보드를이용하여그림 와같이조립하고출 력단자 1-2 사이를흐르는단락전류를측정한다. E 7.5V R 1 R 3 30Ω 1W 30Ω 1W R 2 60Ω 1W 1 I N 100 ma R N = 50Ω 1W 그림 회로 -C 그림 회로 -D ChB 1. ChB 2... < 설정하기 > AReS Instrument Volt&Ampere Meter ChB=Ampere/DC/ RMS/R=30Ω OK 7.5V 7.5V (a) 멀티미터전류계이용법 (b) AReS 전류계이용법 그림 회로 -C 의단락전류측정하기 120

124 (a) 전류계를이용하여직접전류를측정하는경우에는그림 2.4-9(a) 를참고한다. (b) AReS 전압 & 전류계를이용하여전류를측정할때는그림 2.4-9(b) 를참고한다. ( ) = ( ) = [ ma ] 2. 주어진회로망의내부저항을측정한다. 회로 -C 의전원 (E=7.5V) 을제거하고그자리를연결선으로단락 ( 쇼트 ) 한상태에서디지 털저항계로단자 1-3 간의저항을측정한다.( 이저항을노튼저항이라부른다.) 1 Ω 3 그림 노튼저항측정하기 = R Th = Ω 3. 노튼등가회로를구성한다. (a) 브레드보드에노튼등가회로를조립한다. 그림 (b) 와같이정전류회로를포함한노튼등가회로를조립한다. 정전류전원 은그림 (a) 의점선내부와같이표시되지만실제의회로는그림 (b) 의점선내부와같이구성된다. 브레드보드에조립된모습은그림 (b) 와같다. (b) 정전류세기를 100mA에교정한다. 조립이완료되면스위치 S1을개방한상태에서단자 1-2사이를흐르는전류값이 100mA가되도록가변저항 VR200Ω을조절한다.( 단, R L 은 50Ω이하이면크기에상관없다 ) 이론적으로계산하면가변저항이 110Ω부근일때 100mA에도달한다. (c) 스위치 S1을닫는다. 이로서주어진회로망과같은노튼등가회로가완성되었다. 121

125 정전류전원 1 실제의정전류회로 Ω 1 I N = 100mA S1 50Ω 2 R L 13V VR200Ω S1 50Ω 2 R L 3 3 (a) 원리도 (b) 실제의회로구성 그림 정전류회로와노튼등가회로 R L 3 3 R L. (R L=20~200Ω) 7.5V 13V (a) 주어진회로망 (b) 노튼등가회로 그림 부하변동에따른출력전류측정하기 4. 주어진회로망과노튼등가회로를비교측정한다. (a) 그림 와같이주어진회로망과노튼등가회로에동일한부하저항을연결하고각각출력전류와출력전압을측정한다. 이부하저항의크기는표 2.4-1에제시되었다. (b) 부하양단의전압측정만으로전류를구할수있다. 부하의전압강하를측정한후저항크기로나누면전류값이된다. 이때전류계자리 ( - ) 는전선으로연결한다. 122

126 표 원회로와노튼회로의비교측정기록표 부하저항 [Ω] 회로 -C = 원래회로망 출력전압 [V] 출력전류 [ ma ] 출력전력 [W] 부하저항 [Ω] 회로 -D = 노튼등가회로 출력전압 [V] 출력전류 [ ma ] 출력전력 [W] 5. 출력전력을계산해서표 에기입한다. 전력계산법은다음과같다. 전력 출력전류 부하저항 전압 또는전력 부하저항 6. 결과검토 : 회로 C와 D의실험결과에서양쪽의데이터는일치하는가? ( ): 예, 일치합니다. ( ): 아니오, 일치하지않습니다. 디지털측정기는 ±5%, 아날로그측정기는 ±7% 의오차를허용한다. 7. 부하저항이얼마일때출력전력이가장큰가? = [Ω] 123

127 실습 실습장비를이용한전기전자실습 (CPE-EO2220N) 실습 1 실습장비를이용한전기전자실습 (CPE-EO2220N) 1. 옴의법칙실습 1. 실습대에실습보드 OHM'S LAW 부착시킨다. 2. 실습보드의 및 스위치를모두 OFF 시킨다. 3. 전원공급기의출력전압을 10V로하여그출력을실습보드의 +, - 입력단자에연결시킨다. 그림 전류계를그림 1-2에서와같이 A 표시양단에연결시키고전압계를 V 표시양단에연결시킨다. 그리고전압계가 10V를지시하는가확인하라. 5. 먼저 Switch 을 ON 시킨다. ( 이는전류회로에 10Ω의저항이있게하기위해서이다.) 전류계는얼마를지시하는가? 옴의법칙에따라 E, I, R의상호관계를확인하라. 6. 이번에는 을 OFF 시키고 를 ON 하여라. 그리고전류계의지시가옴의법칙에 따라맞게지시하는가확인하라. 이어야한다. 7. 다시 만을 ON 시킨상태에서 DC 공급기의출력전압을 2V, 3V, 5V 등으로바꾸어 124

128 가며그때그때의지시값이옴의법칙대로지시하는가확인하여보아라. 8. 전류계지시가 1A를지시하도록입력전압을조정한후디지털멀티테스터를사용하여전류계 A양단의전압을측정하여보아라. 그리고이나타나는전압은무엇을뜻하는가즉, 좋은일인가나쁜일인가 [ 참고 ] : 이실습보드에있는전류계의내부저항은 Shunt를포함에서약 0.2Ω이다 Ω 또는 20Ω의저항양단에 10V의전압을가했을때부하저항에서소모되는전력을계산하여보아라. 그리고부하저항에의한전류를측정하여이값에의한전력을계산하라. 즉, 그리고 식에대하여각각증명되는지확인한다. [ 주 ] : 입력전압이있고그회로의저항에따라전류가흐르게되는경우회로의저항은입력전압에대하여부하 (Load) 의역할을하게된다. 따라서우리가실습한회로에서 10Ω 또는 20Ω의저항은입력전압에대하여부하저항 (Load Resistor) 이라고말할수있다. 125

129 2. 직병렬실습 1. 실습보드 (OHM'S LAW) 를다음과같이연결하면서디지털멀티메타에의해측정된값을 측정된저항값 란에기록한다. 단, 보드자체의 Volt 및 Ampere 메타는연결하지않는다. 스위치점프연결저항연결상태 측정된저항 만 ON - 10Ω 및 ON 양단연결 과 병렬 과 를병렬 " 점프연결제거 즉 10Ω 와 20Ω 병렬 2. 위의측정값이맞는지를전압계와전류계를연결하고측정된전류와입력전압을가지고옴의법칙을사용각각의병렬저항값을구하라. 이때입력전압은 DC 5V로한다. 스위치점프연결저항연결상태측정된저항값 및 ON 양단연결 10Ω 과 10Ω 병렬 " 점프연결제거 10Ω 과 10Ω 병렬 [ 참고 ] : 각병렬저항값은 측정된전류 로구한다. 값 직렬저항 3. 실습보드를다음과같이연결하면서디지털멀티메타에의해측정된값을기록한다. 단. 보드자체의 Volt 및 Ampere 메타는연결하지않는다. 스위치점프연결저항연결상태저항계접속측정저항값 만 ON 양단연결 과 직렬 단자 a와 f " 점프제거,, 직렬 단자 a와 f 4. 전압계와전류계를연결하고측정된전류와양단전압을가지고옴의법칙을사용하 여 와 의직렬저항값을구하라. 이때입력전압은 DC 10V 로하고 스위치만 을 ON 시킨다. 126

130 3. 전압계측정실습 메타의내부저항과배율기 그림 실습대에실습보드 VOLTMETER" 를부착시킨다. 2. DC 전원공급기의출력을 5V로조정하여실습보드의좌측회로의 + 와 - 단자에연결하라. 3. 보드의 Meter를그림 3-2 회로의점선과같이연결하고그리고 FS(Full Scale) 1mA를지시하는가확인한다. 4. 디지털멀티테스터를사용하여 Meter의양단전압 ( 즉 ) 을측정할수있도록연결한다. 이때몇 Volt를지시하는가? Meter의내부저항 은 1kΩ이다. 측정된 Meter의양단전압 에의하여 Meter의감도를계산하라. 5. 다음디지털멀티테스터를사용하여배율기저항인 의양단전압 ( ) 를측정하라. 그리고 의양단전압 ( ) 과 양단전압 ( ) 의합이측정입력전압 5V가되는가 확인하라. [ 주 ] : 저항및 Meter의오차에따라 ±3% 정도는계산값과다를수있다. 또한디지털멀티테스터나실습보드에있는 Meter의오차로인하여서로약간의차이가날수있다. 6. 만약측정입력전압을 3V로한다면 Meter 회로의전류 I는몇mA가되겠는가 Meter 127

131 의지시와계산값을비교하여보아라. [ 주 ] : 부하저항 ( 여기서는 ) 이변치않고있을경우회로의전류는입력전압 에비례한다. 따라서만약 Meter 의감도가 1 ma FS 일때전압눈금을 5V 로하였다면 지시 ( 즉 0.5mA ) 일때는역시 를나타내게된다. MULTI-METER의전압계원리 7. DC 전원공급기를 50V로조정하여실습보드의우측회로의 + 와 COM 단자에연결하라. 8. 단자와 50V 단자를 Cord를사용연결하라. 그리고 Meter의지시를확인하라. Meter의감도는 1mA FS이다. 따라서 50V 입력시 Meter가 Full Scale를지시하였다면전압계회로전류 I는 1mA일것이다. 그이유를계산으로증명하여라. 50V Range 에서의배율기의저항값은얼마인가? 9. 10V의전압을측정하려면 단자를몇 Volt Range 단자에연결시켜야좋겠는가? 그리고이때전압계회로전류 I는몇mA인가계산으로구하고 Meter의지시값이 10V 를지시하는이유를설명하라. 10. 실습보드의좌측회로의 +, - 단자에 DC 5V를연결하고보드의우측회로는 5V Range로한다음 ( 즉 을 5V 단자에연결 ) 측정입력단자를다음그림 3-3과같이연결측정하여라. 그리고몇 Volt를나타내었는가확인기록하라. 그림 3-3 실습진행 5 번에서디지털멀티메타를사용하여측정하였을때에는 양단전압이 4V 이었는데왜여기서는낮게지시되고있는가? 128

132 [ 주 ] : 대개디지털멀티메타의전압계입력저항은 10MΩ정도이다. 그러나실습보드의우측회로는 1000Ω/V로되어있다. 따라서 5V Range에서는메타자체에 5kΩ의입력저항으로인해서다음회로의예에서와같은결과가나타나게된다. (a) : 디지털전압계입력저항 (b) : 보드의전압계 5V Range에서의입력저항 ( 즉, 5V Range에서의전압계내부저항 ) (a) 그림에서의회로합성저항 (b) 그림에서의회로합성저항 결과적으로그림 3-4의 (a) 에서는 10MΩ가 값에거의영향을주지않았는데그림 (b) 에서는전압계의연결로인해서 는 2.22kΩ로낮아진셈이되고있다. 11. 이번에는보드의우측전압계의입력 (+, COM.) 단자에 DC 전원공급기로부터정확히 1V를연결하고 을 1.5V Range에연결하라. 그리고 Meter의지시가 1를지시하는가확인하라. (Meter의하부 Scale 눈금을사용한다.) 그리고가변저항기 를조정하여보아라. [ 주 ] : 회로의 는 Meter의내부저항 Calibration을위한저항기이다. 그러므로표준전압을정확히가리키도록조정되어있어야한다. 그리고조정시에는보다정확한 Calibration을위해서낮은 Range에서조정을하도록한다. 129

133 4. 전류계측정실습 메타의내부저항과분류기 그림 실습대에서실습보드 AMPEREMETER" 를부착시킨다. 2. DC 전원공급기 ( 정전류전원 ) 의출력전류를정확히 10mA의정전류로조정하여실습보드의좌측회로의 + 와 - 단자에연결하라. 3. 디지털멀티테스터의전류계 Range를 DC 20mA로하여그림 4-02 좌측회로의 A표시에연결하라. 그리고몇mA를지시하는가보아라. 4. Meter를 ( 실습보드의좌측회로 ) 그림 4-2의점선과같이연결하고 Meter 지시가 1 ma FS 를지시하는지확인하라. 그리고분류기 ( ) 를통해흐르는전류 ( ) 는몇mA 인지디지털멀티메타를다시확인한다. ( 정전류원이므로 Meter 연결로인해줄어들것이다.) 여기서 Meter 자체의감도는 1mA FS 이다. Meter가 FS를지시한다면회로의 는몇mA인가그리고이값은무엇을말하는가? [ 주 ] : 정전류전원으로부터정전류를공급받을경우는부하저항, 여기서는 Meter의내부저항과 Shunt ( ) 의변화에관계없이회로에는 10mA가흐르게된다. ( 단, 부하저항이너무커지면정전류 Mode는정전압 Mode로바뀌게될것이다.) 따라서 10mA가정확 히정전류원으로부터공급되고있다면 는 10 ma이어야한다. 5. 그림 4-3의점선과같이회로를연결하고 DC 전원공급기의출력전압을대략 5V로조정한후회로의 + 단자와부하저항 의 - 단자에연결하라. 그리고 Meter가 1mA FS 를지시하도록 DC 전원공급기를정밀히조정하라. 6. 디지털멀티메타의전압 Range를 DC 20V로하여부하저항 양단에연결한다. 그 130

134 리고몇 Volt 를지시하는가확인하라. 만약전원공급기로부터공급된전압이 (Volt) 라하고 양단전압이 라한다면전류계양단전압 ( ) 은몇 Volt 이겠는 가. 이전류계양단의전압이크다는것은무엇을의미하는가. 그림

135 MULTI-METER 의전류계원리 7. 그림 4-4 와같이보드의우측전류계의 단자를 10 ma Range 단자에연결한후입 력단자 + 와 COM. 단자를그림의점선과같이 에직렬로연결하라. 그림 를그림에서와같이연결한후실습순서 5번에서와같이 DC 전원공급기를정밀히조정하라. 그리고디지털멀티메타의전압 Range를 DC 20V로하여 양단에연결한상태에서실습보드의우측전류계의지시와 양단전압을확인기록하라. 양단전압에의해회로전류를 를구하고 전류의값과같은가확인하라. 9. 이번에는그림 4-3과같이분류기를다시연결시킨후 Meter의지시가 1mA FS를정확히지시하도록 DC 전원공급기의출력전압을조절하라. 그리고 양단전압에의해 회로전류 를구하라. 위실습순서 8 에서의 값과다른이유는무엇때문이라생 각하는가. [ 주 ] : 내부저항이 인 Meter 자체의 FS 전류보다 N배큰전류를측정하려면분류기의 저항값은 와같이 Meter 내부저항 에비해 만큼적어 야한다. 그런데만약분류기 와직렬로전류계를연결하는경우이전류계의입력저항 (Shunt 포함 ) 에의해낮은분류기의저항값에영향을주게되므로유의되어야한다. 10. 실습보드좌측회로에있는부하저항 500Ω를우측회로의 + 단자와직렬로연결하고 단자를 100mA Range에연결하라. 그리고 DC 전원공급기의출력을 50V로하여부 132

136 하저항 500Ω의한쪽과 COM. 단자간에연결하라 mA Range의 Shunt는 10.1Ω 이다. 여기서 Meter 자체의감도와내부저항은각각 1 ma FS 및 1 kω이다. Shunt 를통해흐르는전류 를계산하여보아라. 다음 단자 와 100mA단자간의연결대신에디지털멀티메타의전류 Range를 200mA하여연결하고분류기를통해흐르는전류 가계산값과같은가확인하라. 133

137 5. 저항측정실습 저항측정의 0Ω CALIBRATION 1. 실습대에실습보드 OHM-METER" 를부착시킨다. 그리고그림 5-2 좌측회로의점선과같이 Meter를연결하라. 2. DC 전원공급기의출력전압을정확히 3Volt로조정하여실습보드좌측회로의 Battery 기호의 + 와 - 단자에연결하라. 3. 양단을쇼트시켜보아라. 그리고 Meter의지시가 0Ω ( 즉 1mA FS) 를지시하는가확인하라. 만약정확히 0Ω를지시하지않는다면 DC 전원공급기의미조정으로 0Ω를지시하도록하라. 4. 이번에는 의양단자를쇼트시키지말고여기에저항 2kΩ연결하라. 그리고 Meter 의전류지시값을확인하라. 이지시된전류값을가지고다음식에의하여계산결과가 2kΩ가되는지확인하여보아라. 여기서 E : DC 전원 3V, I : Meter 의전류지시값 그림 디지털멀티메타의전압 Range를 20V로하여저항 2kΩ가연결된 양단자에연결하라. 이때 2kΩ의양단전압은얼마인가? 이측정된전압을가지고 2kΩ에흐르는전류를계산하여보아라. [ 주 ] : 저항측정기는그자체의측정원리상피측정저항체에전류를흘리게된다. 만약고저항측정기의경우는고압전류를피측정체에흘리게되는경우가있으므로특히고압이문제가될수있는피측정체에서는이에유의하여야한다. 134

138 MULTI-METER의 OHM 측정계원리 6. 실습보드의우측저항계는 3개의측정 Range를갖고있다. 여기서 단자를 단자에연결하라. 다음측정입력단자 R과 COM. 단자를쇼트시켰을때측정단자회로전류 는몇mA이겠는가? 단 0Ω Adj. 조정은 Meter가 0을지시하도록한상태이며그리고건전지의전압은 3V이다. 다음회로를보면쉽게이해할수있을것이다. 7. 이번에는측정입력단자 R과 COM. 을쇼트시키지말고여기에디지털멀티메타의전류 Range를 DC 200mA로하여연결하라. 그리고그측정값이위실습순서 6에서계산한값과같은가확인하라. [ 주 ] : 디지털멀티메타의전류 Range를 10mA정도를측정하면서 200mA로한이유는전류계의입력저항 ( 삽입저항 ) 이 20mA Range에서보다적기때문이다. 즉이는가능한회로의 R과 COM. 단자를쇼트에가까운상태에서측정단자의회로전류를측정하기위해서이다. 또한저항계의건전지는 3V로되어있으나사용상태에따라 2.8V~3.3V 이므로회로전류 는약간차이를나타낼수있다. 만약건전지의전압이낮으면 R 단자와 COM. 단자를쇼트시켰을때 0Ohm 조정이되지않을것이다. 따라서건전지전압이 3V 이하이면미리새것으로갈아끼우도록한다. 8. 저항측정 Range 를 이선택되도록 단자를 에연결하라. 그리고 R 과 COM. 단자간에연결된디지털멀티메타의전류 Range 를 DC 2A 로하라. 이때몇mA 를지시하는가? 실습순서 6 에서와같이회로전류를 라하면 이므로이전류는측정 Range가 으로선 택되었을때 R 단자와 COM. 단자를쇼트시킨상태의측정단자의회로전류이다. 그리고실습순서 6~7에서보다 10배의측정단자의회로전류가흐르는이유를생각하여보아라. [ 주 ] : 에서는측정단자의쇼트상태를오래가지않도록해야한다. 이는큰회로전류로인해서건전지를소모시키고있기때문이다. 9. 저항측정 Range 를,, 에선택하면서 Decade Resistor Box 를사용임의의저항값을측정하여보아라. 135

139 6. 변압기실습 Turn수비와전압 그림 실습대에실습보드를부착시키고, 보드의좌측회로의스위치를 OFF 시킨다. 2. 함수발생기의주파수를 Sine wave 1000Hz로하고그출력을 10V로하여보드좌측회로의 IN과 GND 단자를연결한다. 여기에디지털멀티미터의함께연결한다. 3. 회로의 2차 OUT1과 OUT단자에오실로스코프를연결 1000Hz의파형이관찰될수있도록한다. 4. 회로의스위치를 ON 시킨다. 그리고함수발생기의출력을재조정하여디지털멀티미터의입력전압지시가 10V가되도록한다. 2차의출력에연결된오실로스코프상에나타난 Peak to Peak는몇 V인지기록한다. 5. 디지털멀티미터ㅇ를출력의 OUT1-OUT2 단자로옮겨출력전압을측정한다. 여기에입력전압은 10V였다. 출력전압과의비를갖고변압기의턴수비를계산하여라. 6. 이번에는저항박스의저항값을 150Ω으로하여그림 6-3의점선표시와같이변압기의 2차에연결하라. 그리고저항의양단전압에의해 2차코일에흐르는전류를계산하라. 또한, 부하저항에의한부하전류값과턴수비를갖고변압기의 1차전류값을계산하여라. [ 참고 ] 여기서변압기의효율이 100% 라면 이다. 136

140 그림 부하저항을떼었을때와연결했을때의출력전압의변화가있는지확인하고, 그원인을기술하여라. [ 주 ] : 변압기의 1차및 2차코일에는코일의굵기에따라 dc적인저항을갖고있다. 따라서부하전류가흐르게되면코일저항에는 R X I 라는전압강하가생기게되므로출력전압은그만큼낮아지게된다. 그러므로부하에의한출력전압의변동이적으려면코일의 DC 저항이적어야한다. 8. 다음 1차에연결한함수발생기의출력주파수를 10Hz로부터차츰 10kHz까지변경시켜보아라. 단함수발생기의출력은변경하지않는다. 그리고이때출력전압이몇 Cycle 이하또는이상에서부터줄어들고있는지기록하여라. 변압기에사용되는철심은그용도에따라최적의사용주파수범위를갖고있다. 여기에서실습한변압기의사용주파수범위를말하여라. 137

141 그림 6-4 전력변압기의효율과직렬연결사용법 9. AC 100V를그림 6-4에서보여주듯이보드의우측회로에연결한다. 그리고점퍼를사용하여전류계를연결한다 V 10W의램프를램프소켓에끼운다. 그리고전류계를연결한다. 11. AC 100V가입력되는 1차와램프가연결되는 2차의전압을디지털멀티미터를사용하여측정하여라. 이를각각 Vp, Vs로한다 차및 2차의전류표시즉점선의점퍼선이연결된자리에서디지털멀티미터의 Range를 AC 2A로하여회로의전류를측정하여라. 그리고각각 ip, is로한다. 단, 1 차의전류를측정시는 2차의전류표시양단을점퍼로연결하고, 2차를측정할때는반대를연결해준다. 13. 램프가연결된상태의 Vp, Vs, ip, is 값을갖고입력전력에대한출력의효율을계산하여라. 효율을출력 / 입력으로구할수있다 차전류를측정하는상태에서램프를소켓에서빼고 2차에 qnk가없도록한다. 이때의 1차전류를기록한다. 15. 변압기의 1차전압은정확히 100V가입력되게한후 3차코일의 3번과 4번, 3번과 5 번, 5번과 4번사이의전압을각각측정한후 3차코일에표시된코일의턴수가맞는지확인한다. 138

142 16. 변압기의 3차코일 4번단자와 6번단자를연결하라. 그리고 3번과 7번사이전압을측정한다. 3번04번간전압에비하여증가되었는가? 17. 4번-6번연결을제거하고 4번-7번을연결하라. 그리고 3번-6번간의전압을측정하라. 3번-4번간전압에비하여감소되었는가? 139

143 7. 3 상변압기실습 그림 실습대에 3상변압기모듈을부착시키고, 전원스위치를 OFF 위치로한다. 2. 1차와 2차에있는접속스위치를모두 Δ 결선으로해놓는다. 3. 3상 220V 공급전원스위치를 OFF 시켜놓고, 3상전원라인을실습보드의 3상입력단자 R,S,T에연결시킨다. 4. 전원스위치를 ON 시키고전압계에의해 2차의각상전압 (U-V, V-W, W-U) 을측정하여표에기록한다. 입출력연결방식 상전압 1 차 2 차 U-V V-W W-U Δ Δ Y Y Δ Y Y Δ 5. 이번에는전원스위치를잠시 OFF 시키고 2차의접속스위치를 Y로한후전원스위치를다시 ON 시킨다. 그리고이때의 2차각상전압을측정하여기록한다. 6. 위표의나머지입출력연결방싱에대해서도측정하여기록한다. 7. 표의측정결과에서 Δ결선입력, Y 결선출력, Y결선입력, Δ결선출력의전압들이이론과같은지계산하시오. 140

144 8. 1차와 2차가모두 Y 결선이되도록하고전원스위치를 ON 하고 2차의 U,V,W 각단자와 N(Neutral) 단자간의전압을측정하여라. 그리고 N-U, N-V간전압들이 U-Vrks 전압계에 1/2이되지않는이유를생각하여보아라. 141

145 8. 인덕턴스와 R-L 회로실습 유도성리액턴스 그림 함수발생기의출력을 Sine파 100kHz 20Vp-p로하여실습보드의좌측회로 f 표시의입력단자에연결한다. 그리고오실로스코프의 CH1, CH2를그림 8-4와같이연결한다. 그림

146 2. 입력주파수가 100kHz이다. 오실로스코프의화면에 CH1, CH2의입력의파형이 2-Cycle 정도가나타나도록오실로스코프를조정한다. 그리고 CH1, CH2 모두보정된입력 Range를갖고회로의 GND점을기준으로 a점과 b점의전압을측정하여기록한다. 3. 회로에서회로전류검출저항 Rd = 10Ω이다. Rd 양단전압에의하여회로전류 I를계산하여라. 4. 오실로스코프의 CH2에측정된입력신호전압과위에서측정된전류 I에다라이회로의합성저항 Z를구하여라. 그리고 L 양단의 XL 값을구하라., 따라서, 5. 오실로스코프에나타나는 CH1 및 CH2의진폭이같도록조절한후두파형의위상차를비교하여기록하라. 위상차의각이얼마인지다음값과비교하여라. 6. 함수발생기의연결을제거하고 LCR 미터를사용하여그림 8-4의단자 a-c 및 c-b의 L 값을측정하라. 그리고단자 a-b의 L 값을측정하라. 여기서는 L1 및 L2 값이같다고할때 L의값은 L1이나 L2의 4배가된다. 그이유를설명하여라. 7. 그림 8-4의함수발생기의수파수를 100kHz에서 200kHz로한다. 단, 출력전압은변경하지말고 Rd 양단전압에의하여이회로전류 I를구하여라. 8. 실습순서 4번과같이입력주파수가 200kHz 일경우의 XL 값을구하여라. 주파수가 2 배가되는데 XL값은어떻게되는가? 143

147 LR 회로의주파수특성 그림 그림 8-5(a) 와같이 10mH와 1kΩ를직렬로연결시키고함수발생기의출력주파수를 1kHz ~ 100kHz 까지가변시키면서그림 (b) 와같은 F : E0의곡선을그래프로나타내어라. 여기서주파수 F는 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100kHz로하여이때마다 EL 전압을기록한다. 10. 이번에는그림 8-5(a) 의점선연결과같이 1mH 와 100Ω을직렬로연결시킨후역시실습순서 9에서처럼입력주파수를 1kHz~100kHz 까지가변시키면서주파수 F 대 1mH의양단전압 E의그래프를그려보아라. 이경우실습순서 9와무엇이다르다고생각되는가? mH 와 1kΩ의직렬회로에서입력신호의주파수가 1kHz, 10kHz, 100kHz 일때의 Q를계산하여라. 로계산할수있다. 144

148 9. 인턱턴스의직병렬회로실습 1. 그림 8-3에서 2개의 10mH(L2, L3) 를 LCR 미터로각각측정하여라. 그리고측정된 Q 와함께다음표를기록하여라. 2. 2개의 10mH를직렬로연결하고그양단을역시 LCR 미터로측정하여 Q와함께다음표의직렬연결란에기록하여라. L2 L3 L2, L3 직렬 L2, L3 병렬인덕턴스 Q 3. 2개의 10mH(L2, L3) 를병렬로연결하고그양단을 LCR미터로측정하여함께측정된 Q와함께표의병렬연결란에기록하여라. 4. 측정값과계산값의결과를비교하여논하시오. 145

149 10. 캐패시턴스와 RC 회로실습 용량성리액턴스 그림 실습대에캐패시터실습보드를부착시킨다. 2. 함수발생기의출력을 sine 파 100kHz 20Vp-p로하여실습보드의좌측회로 f 표시의입력단자에연결한다. 그리고오실로스코프를이용하여 CH1, CH2를그림 10-6과같이연결한다. 146

150 그림 오실로스코프의화면에 CH1, CH2의입력파형이 2-Cycle 정도가나타나도록오실로스코프를조정하라. CH1, CH2 모두조정된입력 Range를갖고회로의 GND를기준으로 a점과 b점의전압을측정기록하라. 필요하면디지털멀티미터를사용하여측정해도된다. 4. 회로에서회로전류검출저항 Rd는 100Ω이다. Rd 양단전압에의하여회로전류 I를계산하여라. 5. 오실로스코프의 CH2에서측정된입력신호전압과위에서측정된전류 I에따라이회로의합성저항 Z를구하여라. 그리고 C양단의 Xc값을구하여라. 6. 오실로스코프에나타나는 CH1 및 CH2의진폭이같도록조절한후두파형의위상차를비교시도하여라. 대략적판단에의해위상각을비교하고계산식에의한값과비교하여라. 7. 함수발생기의연결을제거하고, LCR 미터를사용하여 a-brks의 C값을측정한다. 실습보드좌측회로위에있는가변콘덴서의캐패시턴스를가변시키면서 C값을 LCR 미터로읽어본다. 8. 가변캐패시터를회로의 1000pF와병렬로연결하고바리콘을중간의위치로돌려놓는다. 실습순서 2~5번의측정방법으로이때의 Z값및 Xc값을구하여라. 만약 Xc값을알게된다면이때의입력주파수 f를알수있으므로 1000pF에병렬연결된바리콘의 Cv값을알게된다. 147

151 RC 회로의주파수특성 9. 그림 10-8(a) 와같이 0.1uF와 100Ω을직렬연결시키고함수발생기의출력주파수를 1kHz~100kHz까지가변시키면서그림 (b) 와같이 F:E0 곡선을그래프로나타내어라여기서주파수 F는 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100kHz로하여이때마다 Ec 전압을기록한다. 10. 그림 10-8(a) 의점선연결과같이 0.01uF와 1kΩ을직렬로연결시킨후, 실습 9에서처럼입력주파수를 1kHz~100kHz까지가변시키면서주파수 f 대 0.01uF의양단전압 Ec의그래프를그려보아라. 실험 9와무엇이다른가? 그림

152 11. 실습순서 10에서 Xc 값이 R값과같게되는주파수는얼마인가. 이주파수를실습 10 에서얻은그래프에표시하여라 uF와 100Ω의직렬회로에서입력신호의주파수가 1kHz, 10kHz 일때의이회로의전류, 전압과의위상각을구하여라. 그리고역률을구하여라. 여기서 이고 역률 이다 149

153 11. 캐패시터의직렬과병렬실습 그림 10-5 에서 2 개의 0.1uF(C 2, C 3 ) 를 Digital LCR Meter 로각각측정하라. 1. 이어서 2개의 0.1uF를직렬로연결하고그양단을역시 Digital LCR Meter로측정하여 D값과함께다음표의직렬연결란에기록하라. C 2 C 3 C 2, C 3 직렬 C 2, C 3 병렬 Capacitance D 3. 이번에는 2개의 0.1uF(C 2, C 3 ) 를병렬로연결하고그양단을 Digital LCR Meter로측정하여함께측정된 D와함께표의병렬연결란에기록하라. 4. 위의측정도니직렬및병렬연결시의값들이계산값과같은가확인하라. 그리고 C 2, C 3 의내압이 50V 라면직렬연결시양단의내압은몇 Volt 인가? 150

154 12. LC 회로와공진실습 그림 12-5 실습대에실습보드 LC Circuit and Resonance 를부착시킨다. 직렬공진 1. Function Generator의출력을 Sine파 20kHz, 20V p-p 로하여실습보드의좌측하부회로 f 표시의입력단자에연결하라. 그리고 Dual Trance 오실로스코프의 CH-1 및 CH-2 입력을그림 12-6과같이연결하라. 2. 입력주파수가 20kHz이다. 이주파수의파형이 2Cycle 정도오실로스코프의화면에나타나도록조정하라. 이때 CH-1 및 CH-2 모두 Calibration 된입력 Range를갖고 a 및 b점의전압측정과함께파형의위상비교를할수있도록조정되어야한다. 151

155 그림 12-6 [ 주 ] : 여기서유의할것은오실로스코프에의한전압측정값은 Peak to Peak이고디지털 멀티메타에의한측정값은 RMS 이다. 즉 3. Rd 양단전압에의하여회로전류 I를구하라. 그리고오실로스코프의 CH-1 및 CH-2의측정전압에의하여 C와 L 직렬회로양단 (a-c점) 의임피던스 Z를구하라 간의전압 [ 주 ] : a-c간의임피던스 으로여기서 I가 RMS 값이면 a-c간의전 압도 RAM 값으로환산되어야한다. 4. 실습순서 4에서그림 12-6의 a-c간전압 E a-c 이다음계산값과같은가확인하라. E a-c =E L -E c 다시말하면 E a-c E a-b E L +E C 가아님. 5. 다음 Function Generator의출력주파수를 10kHz로부터 10kHz 까지가변시키면서그림 12-7에입력주파수 F 대회로전류 I의그래프를그려보아라. 이때수눈금은매 10kHz 증가시마다 Rd 양단전압에의하여 I를구해서 F : I의그래프를그린다. [ 주의 ] : Function 내부저항으로인한입력저압의변화에유의하라. 만약줄어들거든출력을증가시켜같게해준다. 152

156 병렬공진 그림 이번에는그림 12-7과같이실습보드좌측상부회로에 Function Generator와오실로스코프를연결시킨다. 그리고 Function Gen. 의출력은 Sine파 20kHz, 20Vp-p로하고오실로스코프의화면에 Calibration 된입력전압이측정되도록하라. 여기서 R d 양단전압에의하여회로전류 I를구하라. 7. 계속해서회로를그림 12-8과같이연결한후오실로스코프에의하여 R d2 및 R d1 양단잔업 (E L 및 E c ) 을측정 I L 및 I c 를구하로. 그리고실습순서 7에서측정된 I는여기서측정한 (I L -I C ) 와같은값인가확인하라. 만약같다면왜 I 값이 I L +I c 값과같지않게되는지설명하라. 153

157 그림 12-8 [ 주의 ] : 실습순서 7 및 8의입력 (f 양단 ) 의전압및주파수는동일상태에서측정되어야함에유의하라. 그리고측정기의 Probe나 Test Lead가갖고있는 L, C, R에의하여측정오차가생길수있게된다. 8. 회로와계측기의연결을그림 12-8과같이한후 Function Generator의출력주파수를 10kHz로부터 100kHz, 까지가변시키면서그림 12-7과같은그래프에회로전류 I : F의그래프를나타낸다. 이때주파수눈금은매 10kHz 증가시마다 R d 양단전압에의하여 I를구한다. 그리고실습순서 6의 [ 주의 ] 사항과같이주파수가변시입력전압이줄지않도록하라. LCR 회로의임피던스와주파수특성 9. 다음그리 우측회로의실선과같이회로를연결한후 Function Generator의주파수를가변시켜공진주파수 F 0 를찾아내고공진임피던스 Z와이때공진회로의 Q를계산하라. 유의할것은주파수가변시 Function Gen. 의내부저항에의한입력전압의감소가없도록한다. [ 참고 ] : 계산식으로공진주파수는다음과같이구한다. L과 C의직렬회로에서회로의공진은 X L = X C 조건인경우이므로 10. 이번에는그림 12-9의점선과같이 1mH에직렬로 10Ω를연결한후 0.1uF와병렬연결하고 Function Gen. 의주파수를가변시켜공진주파수 F 0 와병렬고진임피던스를측정하라. 또한공진회로의 Q를구하여라. [ 주 ] : 거의모든 Coil(Inductor) 에는직렬 DC 저항성분을갖고있다. 따라서다음과가은회로가된다. 154

158 그림 12-9 그림 12-9 회로에서 100Ω 양단 P-P 전압에의하여 회로전류 양단전압 rk 되며따라서 입력전압 에의하여구한다. 회로의 11. 실습순서 11의상태에서입력주파수를 5kHz~50kHz 범위로가변시키면서매 2kHz 마다회로전류 I를측정 (100Ω 양단전압에의해구한다.) F : I의그래프를그려보아라. 일단그래프가완성되었으면이번에는 10kΩ 및 1kΩ의저항을공진회로에각각병렬 155

159 로연결시키면서이때의 F : I의그래프를앞서그린그래프위에각각표시하라. 그리고 10kΩ 및 1kΩ를연결하지않았을때에비하여어느경우에 Q가더높다고생각되는가. 12. 실습보드우측의회로소자들을사용, 다음의회로들을구성하고이때 F : E 0 의그래프를그려보아라. 13. 실습순서 13에서 L과 C로이루어지는 Low Pass Filter(LPF) 또는 High Pass Filter(H. P. F) 는실습-7의실습순서 10에서의 LPF 특성과실습-6의실습순서 11에서의 HPF 특성과어떤차이가있는가비교하라. [ 주 ] : R과 L 또는 R 과 C에의한 Filter의특성은주파수가 2배 (1-Octave) 로증가될때출 력전압은 2 배또는 로된다. 그러나 L 과 C 로되는 HPF 나 LPF 에서는주파수가 2 배증 가하면그출력전압은 4 배또는 로된다. 이와같이 LC로된 HPF나 LPF는 RC나 RL로된 HPF 및 LPF 회로에비하여 2배의더급경사의 Filter 특성을갖게된다. 156

160 13. 키르히호프법칙실습 KIROCHHOFF의 VOLTAGE 법칙 그림 실습대에실습보드 : KIRCHHOFF S LAW 를부착시킨다. 2. DC Power Supply의출력을 30V로하여그림 13-6과같이실습보드좌측상부회로의 E B (+, -) 단자에연결하라. 그리고디지털멀티메타를 DC전류 2A 측정 Range로하여그림의 a, b 단자에연결하라. 그림 또다른디지털멀티메타를사용 R 1 과 R 2 양단전압 E R1 과 E R2 값을측정하고, E R1, E R2 와 E B 의전압극성을계산식으로나타내어라. 157

161 4. 측정된회로전류 I S 를가지고 E R1, 및 E R2 의측정값이맞는가계산식으로확인하라. KIROCHHOFF 의 CURRENT 법칙 그림 다음그림 13-7과같이전원공급기와디지털멀티메타를연결한다. 이때 DC 전원공급기의출력은역시 30V로하라. 그리고멀티메타는둘다 DC 2A Range에선택한다. 6. 그림 13-7의측정은 30V의 Voltage Source에의한 I R1 및 I R2 전류를측정하고있다. 이측정된전류값으로 A Point 점에서의전류를계산식으로나타내어라. 158

162 회로망의전압과전류 그림 이번에는전원공급기출력을 12V 및 8V 하여그림 13-8과같이 E 1 및 E 2 단자에연결하라. 이때극성이바르게연결되도록한다. 그리고디지털멀티메타를사용하여 E R1, E R2, E R3 의전압을측정기록하라. 8. 디지털멀티메타를사용하여 a-b, c-d, e-f 간의전류를측정기록하라. 이를각각 I R1, I R3, I R2 로한다. 9. 이상의측정한값을가지고예비지식에서의식-1 및식-2을참조계산식에의한값과같은가확인하라. 그림 13-8에서 I R1 과 I R2 는각각회로전류 I 1 과 I 2 와같으므로계산식에서는 I 1 및 I 2 로표시하면편리할것이다. 159

163 14. 브리지회로실습 그림 실습대에실습보드 BRIDGE CIRCUIT 를부착시킨다. 2. DC Power Supply의출력을 10V로하여그림 14-3과같이실습보드좌측회로의 E B (+ 와 -) 단자에연결하라. 그리고 10kΩ를 R X 단자에연결시켜주어라. 160

164 그림 Galvanometer를연결하고 I g 가 0이되도록 R S 를조정하라. 4. 디지털멀티메타를사용하여 Bridge가 Balancing 된상태에서 RA, RB, RX 및 RS 양단전압을측정하라. 그리고계산식에의하여 a-b간전압이 0 Volt인가확인하라. 5. 다음은 R S 를반시계방향최대로돌려놓고디지털멀티메타를사용 b-c간전압을측정하라. 그리고 R B 양단의전압을얼마인지계산으로구하여보아라. 6. 다시 Bridge가 Balancing이되도록 R S 를조정한다. 그리고 R X 단자에 10kΩ가연결된상태에서 R X 양단자의도체에손가락에약간힘을주면서접속시켜보아라. 그리고이때검류계가움직이는가보아라. 이는인체저항의추가로인하여 Unbalance가되는것을보여준다. 7. 이번에는 Function Generator를 Sine파 1000Hz로출력이약 5V(rms) 가되게한다음그림 14-4와같이연결시킨다. 그리고 R A1 1kΩ과 RX 500Ω을각각그림에서와같이연결하라. 8. Earphone을 Earphone 단자에연결시키고소리가들리지않도록 R S 가변저항기를조정 Balance를잡는다. 그리고그눈금을확인한다음이에의하여 Bridge가 Balancing 이되었는가계산하여확인하라. 9. 만약 200Ω ~ 10kΩ 범위의다른저항이있다면 R X 단자에연결하고그저항값을알아보도록한다. 필요하면 R A 값을 1kΩ 또는 10kΩ 중선택해야할것이다. 10. R A 값을 10kΩ로연결하라. 그리고이때 R X 값을측정범위를계산하여실제측정범위내의저항을측정하여본다. 161

165 162 그림 14-4

166 15. 단상반파및전파정류실습 그림 실습대에실습보드 HALF and FULL WAVE RECTIFIER 을부착시킨다. 그리고좌측에있는 POWER 스위치를 OFF 시켜놓은후 AC 110V INPUT에전원 Cord를사용하여 AC전원을연결시킨다. 단상반파정류회로 2. 그림 15-5과같이트랜스 2차의회로를구성한다. 여기서는우선정류부하에 Smooting 회로인 Capacitor나 Choke Inductor를연결시키지않고있다. 3. 오실로스코프의 CH-1 입력은 AC Coupling 5V/cm로하여 Diode로정류되기전인단자 1번과 G 단자간의전압파형이측정되도록하고, CH-2 입력은 DC Coupling 5V/cm 로하여정류된파형이측정되도록 R L 양단전압을측정할수있도록오실로스코프를 Setting 시킨다. 4. POWER 스위치를 ON시키고입력파형과출력파형을다음표의 NO Smoothing란에각각그려넣어라. 5. 이어서 Capacitor만연결된 Smoothing 회로일때와 Capacitor 및 Choke Inductor로된 Smoothing 회로를연결했을때의각각의출력파형을표에그려넣어라. 그리고이때의각각의 Ripple 전압을 p-p로기록하라. 6. 실습진행 5에서측정된 Ripple 전압 (Peak to Peak) 을가지고 Ripple 율을구하라. 전압 [ 참고 ] : Ripple율 평균값출력전압 163

167 여기서 또한 Peak to Peak 출력전압을 V p-p 라할때평균값전압 V AVC =V p-p /π이다. 단상전파정류회로 7. 잠시 POWER 스위치를 OFF시키고그림 15-7과같이트랜스 2차에회로를구성한다. 이회로는브릿지방식의전파정류회로이다. 우선정류부하에 Smoothing Capacitor 는연결하지않는다. 8. 오실로스코프의 CH-1 입력은 AC Coupling 5V/cm로하여브릿지의 AC 입력단자 a, b 단자간연결측정되도록한다. 9. POWEr 스위치를 ON시키고 AC입력파형을측정다음표에그려넣어라. 10. 이번에는 CH-1의입력 Probe를 R L 양단의전압파형을측정하여표에그려넣어라. 11. 이어서단자 3번, 4번을연결하여 Smoothing Capacitor가연결되도록하라. 그리고이때의파형을그려넣어라. 아울러 Ripple 전압 (p-p) 를측정기록하라. 12. 실습진행 11에서측정된 Ripple 전압 (p-p) 을가지고 Ripple 율을구하라. 그리고반파정류의 C만연결되었을때의 Ripple율보다적어졌다면그이유를말하라. 164

168 16. 유도기전력과자계내에서의기전력발생실습 유도결합에의한기전력 그림 실습대에실습보드 GENERATION of ELECTROMOTIVE FORCE 를부착시킨다. 2. 우선실습 Panel에있는 M-1 Module의 AC Source에 Function Generator를사용 100kHz, 1V(RMS) 의 Sine파를입력시킨다. 3. 2차 LOAD 양단에오실로시코프를연결한다. 이때오실로스코프는 100kHz, 0.5V(RMS) 가측정되도록 Setting 시킨다. 4. Module 위에있는손잡이를눌러 Core가 Coil속으로더들어가게하면서오실로스코프에나타난출력을관찰한다. 이때출력전압은증가하는가감소하는가? 다시되풀이하여본다. 5. 이번에는실습 Panel에있는 M-2 Module의 L 1 에 Fuction Generator을사용 1MHz, 3V(RMS) 의 Sine Wave를입력시킨다. 6. L 2 양단에오실로스코프를연결시키고 1MHz, 1V(RMS) 가측정되도록오실로스코프를 Setting 시킨다. 7. L 2 Coil Bobbin을 L 1 Coil로부터일단떨어지게한후차츰접근시키면서 L2에유도되는기전력이증가하는가감소하는가반복하면서확인하라. 그리고 L 2 를 L 1 에접근시켰을때유도기전력이증가했다면그이유를말하라. 영구자석에의한기전력발생 8. 먼저 Mdule M-3의 EMF OUTPUT 단자에오실로스코프를 DC 결합 20mV 입력으로연결한다. 그리고오실로스코프의수평축은우선 0.2S/Div에두고 EMF 출력변화속도에따라보기쉬운상태로다시조정하기로한다. 165