내하 출판사

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예제소스

이 책은, 독자들이 Budak에 의해 저술된 교과서 즉 circuit Theory Fundamentals and Applications, Second Edition(회로 이론의 기초와 응용 2판, 정원섭, 임재권, 구태만 공역)을 실험적으로 탐구할 때 도움이 되도록 하기 위한 실험 참고서(Manual)이다. 비록 이 참고서가 “회로 이론의 기초와 응용”을 위해 쓰여졌지만, 다른 회로 이론 책이나 전기 회로 책으로 공부한 독자들도 이 실험 참고서로 충분히 실험할 수 있도록 이론적인 배경을 수록해 놓았다.
20년이 넘게 회로 이론 강의와 실험을 동시에 가르치면서 교육 효과가 가장 미진했던 부분은 이론과 실험의 접목이었고 실제로, 학생들이 교과 과정상의 실험을 강의실에서 배운 교과목과 별개로 취급하는 것은 보기 드문 일이 아니다. 학생들은 강의실에서 배운 강력한 회로 해석 기법들을 제쳐두고, 시행착오를 거듭해 가면서 경험에 의존하여 회로를 다루곤 한다. 이런 경향은 회사에서도 마찬가지이다. 분명히, 이론은 지침이 되는 빛이다. 그러나, 학생들은 그 이론이 어떻게 적용되는지를 확실히 알아야 하고, 또 그 이론의 한계를 명확히 깨달아야 한다.
이 실험 참고서는, 학생들이 강의실에서 배운 이론을 실험실에서 재현하여 이론의 타당성과 한계를 확실히 알게 하는 데 도움이 되도록 하기 위해 쓰여진 것이다. 또한 공학인증이 이공계 교육에 깊숙이 파고들면서 단순히 단순 실험뿐만 아니라 학생 스스로 설계능력을 키우기 위한 과정이 요구되고 있는데 이를 위해 매 장마다 설계문제를 추가하여 설계능력을 키우게끔 작성하였다. >>특징
이 책은 기존의 회로 이론 실험책과는 다른 세 가지 특징을 가지고 있다.
첫 번째 특징은 브레드보드와 PSPICE를 동시에 실험할 수 있게 했다는 점이다. 이렇게 한 가장 큰 이유는, 학생들이 실제의 부품을 가지고 브레드보드 실험을 하기 전에, 이론적으로 예측한 결과가 타당한지를 컴퓨터를 이용한 PSPICE 시뮬레이션을 통해 확인케 하기 위한 것이다. 실제로 실험실에서 학생들은 자기가 브레드보드 실험을 한 결과가 맞게 나온 것인지 틀린 것인지도 잘 모르는 경우가
종종 있다. 학생들에게 실험 결과에 대한 확신을 주는 것 외에, PSPICE 시뮬레이션은 브레드보드 실험보다 쉽고 편리하기 때문에 학생들이 회로 실험뿐만 아니라 회로 이론에도 상당한 흥미를 가지게끔 도움을 준다. 이것이 이 책에서 브레드보드 실험과 PSPICE 시뮬레이션을 동시에 다루는 또 다른 이유인 것이다.
이 책의 두 번째 특징은 실험할 내용과 방법을 명확하게 한 것이다. 즉, 실험 대상 회로에 대해 회로의 무슨 특성을 어떻게 측정해야 할지를 명확히 한 것이다. 이를 위해, 주어진 회로의 특성을 말해주는 이론 식을 제시하고, 그 이론 식이 갖는 물리적인 의미를 수치예를 들어 설명했다. 그리고, 브레드보드 실험을 통해 확인할 결과를 미리 예측할 수 있도록 PSPICE 시뮬레이션 결과를 제시했다. 따라서 학생들은 이 과정들을 통해, 브레드보드 실험을 어떻게 해야 할지 그리고 자기가 실험한 결과가 어느 정도 정확한 것인지를 쉽게 알 수 있을 것이다.
세 번째 특징은 공학인증 교과과정에 맞는 설계문제를 만들어 매 장마다 추가한 것이다. 단순히 회로를 보고 결과를 확인하는데 그치지 않고 학생 스스로 주어진 스펙을 보고 원하는 결과가 나올 수 있게끔 모든 과정을 스스로 설계할 수 있는 문제를 만들었고 이를 통해 공학설계 능력을 키우게끔 작성하였다. >>개요
이 책에는 30개의 실험들과 11개의 부록들이 제공되어 있다. 실험들은 내용적으로 크게 다섯 부분으로 구분된다: 첫 번째 부분, 즉 실험 1부터 실험 10까지에서는 저항과 직류 전원으로 구성된 회로로 각종 회로 법칙과 원리를 실험한다.
두 번째 부분, 즉 실험 14부터 실험 17까지에서는 RLC 회로의 계단 응답과 펄스 응답을 실험한다.
세 번째 부분, 즉 실험 18부터 실험 23까지에서는 RLC 회로의 사인파 응답과 주파수 응답을 실험한다.
네 번째 부분, 즉 실험 24부터 실험 28까지에서는 변압기를 비롯한 여러 종류의 종속 전원이 포함된 회로망의 응답을 실험한다.
다섯 번째 부분, 즉 실험 29와 실험 30에서는 푸리에 급수를 이용한 파형 분석과 그 응용을 실험한다. 부록은 크게 세 부분으로 구분한다. 첫 번째 부분, 즉 부록 B부터 부록 E까지에서는 실험 부품, 즉 저항기, 커패시터, 인덕터, 그리고 변압기의 종류와 사용법 등을 다룬다.
두 번째 부분, 즉 부록 F부터 부록 I까지에서는 실험 기기, 즉 직류-전력 공급기, 멀티미터, 오실로스코프, 그리고 함수 발생기의 사용법을 설명한다.
세 번째 부분, 즉 부록 J에서는 PSPICE 사용법을 상세하게 설명한다. 이들 세 부분 이외에도 부록 A에서는 실험할 때의 일반적인 유의 사항을 기술하고, 부록 K에서는 실험 보고서 작성용 표와 그래프를 제시한다. >>실험 형식
각각의 실험은 다음과 같은 명칭의 절들 즉 1 목적, 2 기기 및 부품, 3 회로, 4 예비 지식, 5 준비, 6 실험, 7 PSPICE 실험 결과, 8 고찰, 9 설계실습으로 구성되어 있다. 이 단어들을 선택한 동기들은 다음과 같이 명확하다. 즉, 목적이란 명칭은 절은 실험 목표를 간단하게 기술한다. 기기 및 부품의 절은 실험에 필요한 기기들 및 부품들을 제시한다. 회로의 절에서는 실험할 회로가 제시되고, 경우에 따라서는 이론을 설명하기 위한 회로들이 제시되기도 한다. 예비 지식이라는 절에서는 실험을 하기 전에 필수적으로 알아야 할 이론들이 간단하고 명료하게 설명된다. 준비라는 절에서는 실제로 실험할 회로의 조건들이 구체적으로 주어진다. 따라서 이 절에서 학생들은 이론에서 배운 내용을 실험할 내용으로 접목시킬 수 있도록 이론적인 계산 및 그래프 스케치 등을 해야 한다. 그리고 그 결과를 실험이 시작되기 전에 “준비 보고서”로서 교수에게 지출해야 한다. 실험이라는 절은 실험의 핵심이 되는 절이다. 이 절에는 준비의 절에서 얻은 이론적인 결과를 참고로 하면서 실제의 실험을 어떻게 해야 하는지가 단계적으로 지시되어 있다. 또한 설계 실습문제를 통해 이론과 이전 실험에서 배양한 능력을 설계실습 문제를 통해 종합적인 설계능력을 키우도록 하였다. 학생들은 실험을 통해 얻은 데이터를 부록 K에 있는 표에 기입하고 그래프에 스케치하여, 실험이 끝난 후에 “실험 보고서”로서 교수에게 제출해야 한다. 또한 별도로 설계실습문제를 해결하여 교수에게 제출하여야 한다. 설계실습 문제의 경우 학생마다 다 답이 다를 수 있기 때문에 담당교수의 경우 설계 전개과정에 관심을 갖고 봐야 할 것이다. >>실험 선택
이 실험 참고서는 대학 또는 전문대학에서 2학기에 걸쳐(한 학기에 약 30시간) 실험할 수 있는 양을 포함하고 있다. 그러나, 시간이 부족할 경우에는 실험 12와 13, 실험 22와 23, 그리고 실험 28과 30을 생략하거나 가볍게 취급할 수 있을 것이다. >>감사의 말
이 책을 출간하는 데까지는 많은 사람들의 노력과 수고가 있었다. 특히, 컴퓨터 그래픽과 편집에 많은 시간을 할애해 준 박 상렬, 육 대성 군에게 심심한 사의를 표한다. 실험 부품 및 실험 기기 사용법 집필에 많은 도움을 준 박 지만 박사에게도 고마움을 전한다. 끝으로, 이 책의 제작의 성의를 다해 준 내하출판사의 제작진에게도 감사의 말씀을 드린다. 2010년 2월
저자 씀