기초전자실험 with PSpice 옴의 법칙 레포트

소개글

기초전자실험 with PSpice 옴의 법칙 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목표

2. 관련이론
2-1 소개
2-2 기초 이론

3. 실험
3-1 실험 준비물
3-2 실험 과정
3-3 실험 결과
3-4 오차가 생긴 이유
3-5 실험 결과에 관한 고찰

4. 유의사항
4-1 실험 전
4-2 실험 중
4-3 실험 후

5. 참고문헌

본문내용

1 ] R1 = 300Ω, R2 = 470Ω, 출력전압 9V 에서의 전류 I의 시뮬레이션 값
(1) - 2 R1 = 300Ω, R2 = 2000Ω일 경우
*왼쪽 위부터 각각 직류 전원의 출력전압을 3, 5, 7, 9V로 다르게 설정한 회로도
*직류 전원의 출력전압을 제외한 나머지 조건은 모두 동일함. (R1 = 300Ω, R2 = 2000Ω)
[ (1) - 2 ] R1 = 300Ω, R2 = 2000Ω, 출력전압 3V 에서의 전류 I의 시뮬레이션 값
[ (1) - 2 ] R1 = 300Ω, R2 = 2000Ω, 출력전압 5V 에서의 전류 I의 시뮬레이션 값
[ (1) - 2 ] R1 = 300Ω, R2 = 2000Ω, 출력전압 7V 에서의 전류 I의 시뮬레이션 값
[ (1) - 2 ] R1 = 300Ω, R2 = 2000Ω, 출력전압 9V 에서의 전류 I의 시뮬레이션 값
3-3 실험 결과
저항(R1, R2)
전압 [V]
① 실제 실험 결과
3
5
7
9
R1 = 300Ω
R2 = 470Ω
전류 I
[mA]
3.6mA
6.5mA
9mA
11.5mA
R1 = 300Ω
R2 = 2000Ω
1.25mA
2.1mA
3mA
3.8mA
저항(R1, R2)
② PSpice 시뮬레이션 결과
3
5
7
9
R1 = 300Ω
R2 = 470Ω
전류 I
[mA]
3.896mA
6.493mA
9.09mA
11.68mA
R1 = 300Ω
R2 = 2000Ω
1.304mA
2.173mA
3.043mA
3.91mA
전압 [V]
3-4 오차가 생긴 이유
- PSpice는 옴의 법칙에 의해 설계된 이론적인 값이 프로그래밍 되어 나오지만, 실제로 실험을 할 때에는 프로그램에 비해 환경적인 변수가 너무 많다.
- 첫째로, 저항의 오차범위이다. 직접 실험할 때 사용한 3개의 저항의 4번째 컬러코드의 색은 모두 금색으로, 오차 범위 ±5%를 내포하고 있었다. 즉, 이 저항은 완벽한 300Ω이 아닌, 5%의 범위 내에서 더 클 수도, 작을 수도 있었다는 것이다.
- 둘째로는, 전류의 값은 자연적인 현상을 인간이 임의적으로 수로 나타낸 것이라는 것이다. 물론, 우연치 않게 소수점 한자리 수준으로 딱딱 떨어지는 전류의 값도 측정 되겠지만 대부분 디지털 멀티미터에 측정되는 전류의 값을 보면, 소수점 셋째 자리까지 나타나게 되는데, 그 값들이 고정되지 않고 미세하게 끊임없이 바뀐다. 그러므로 정확하게 이론 상으로 구해지는 전류의 값을 구하기는 어렵다. 내가 실험하며 측정했던 전류의 값도, 디지털 멀티미터에 표시된 계속해서 바뀌는 전류의 값에서 소수점 한 자리까지만 보고 대략적인 값을 측정한 것이다.
- 셋째로는, 도선에서도 저항은 존재한다는 것이다. 내가 임의로 설정한 R1, R2 말고도, 도선 상에서도 자그마한 저항은 존재한다. 그러므로 전류가 그 도선을 이동하면서 자연스럽게 그 도선 상에 있는 자그마한 저항의 영향을 받기 때문에 시뮬레이션의 결과처럼 이상적이론적 결과는 현실적으로는 불가능하기 때문에 오차가 생긴 것이다.
3-5 실험 결과에 관한 고찰
우선, 처음으로 브레드보드와 직류전원 공급장치, 그리고 디지털 멀티미터를 직접 다루며 전류를 측정하다보니, 내가 지금 하는 게 제대로 되는 건가 싶은 걱정도 조금 들었고 전류의 흐름은 우리 눈에 보이지 않으니 더욱이 걱정이 되었던 것이 사실이다.
하지만 실험실에서 직접 저항을 골라 가져오고, 그 저항에 해당하는 컬러코드를 보고, 컬러코드에 의한 이론적인 저항값도 직접 구해보는 과정에서 낯설게만 느껴지던 저항과 자연스럽게 친해지게 되었다. 또한, 그 저항을 브레드보드에 끼워 직류전원 공급 장치의 전압도 직접 조절해보고 디지털 멀티미터를 통해 눈에 보이지 않는 흐르고 있는 전류의 값을 직접 확인하니 ‘백문이 불어일견이다.’라는 말이 있듯 그저 책을 보며 눈으로만 공부했을 때보다 확실히 더 빠르고 정확하게 이해가 되었다. ‘머리보다 몸으로 배운다.’라는 말을 몸소 느끼게 된 경험이 아닐까 싶다.
처음의 걱정과는 달리, 직접 실험을 한 후 측정했던 소자의 값(저항과 전압의 값)을 PSpice에 입력하고 시뮬레이션을 돌려보니, 결과는 비슷하게 나와서 매우 뿌듯했고 확실히 내 손으로 직접 만지고 경험하고 회로도 구성하여 성공적인 결과를 얻으니 단순히 옴의 법칙은 이라고 외우기만 했던 개념들이 자연스럽게 머리에 스며드는 듯하였다.
끝으로, 평소 내가 가지고 있던 ‘실제 실험은 시뮬레이션과는 다르니, 오차가 심할 것이다.’ 라는 관념을 바꿀 수 있게 된 계기가 되었고, 더불어 마냥 어렵게만 느껴져서, 시작부터 두려움을 안고 실험을 진행했던 평소 나의 모습을 반성하는 동시에, 저항 전류 전압과 관련된 무언가 표현할 수 없는 ‘내 머릿속의 많은 물음표들이 느낌표로 바뀌는 듯한’ 느낌이 들었다. 또한 앞으로 진행되는 실험에도 두려움을 가지기 보다는 ‘일단 한 번 해보자.’라는 자신감을 얻을 수 있었던 값진 경험이었다,
4. 유의사항
4.1 실험 전
실험은 직접 경험하며 체득하는 과정이므로 부품 준비와 확인, 계측기 준비와 회로 구성, 측정 등 모든 과정에 직접 참여해야 한다.
실험 전에 기본적인 이론과 계측기 사용법을 충분히 익힌다.
각종 계측기와 도구에 과부하가 걸리지 않도록 유의하고, 감전에 주의한다.
4.3 실험 중
디지털 멀티미터로 전류를 측정할 때에는, 회로 연결을 끊고 기기를 회로에 직렬로 삽입해야 하지만, 시뮬레이션에서는 전류를 측정하고 싶은 곳에 프로브를 붙이면 된다.
시뮬레이션을 할 때, 전압 측정 프로브는 원하는 위치에 자유롭게 붙일 수 있지만, 전류 측정 프로브는 부품의 단자 끝에만 붙일 수 있음에 유의한다.
4.3 실험 후
실험 회로는 반드시 전원을 차단한 상태에서 구성한다. 구성이 완료되면, 잘못된 점이 없는지 확인하고 전원을 인가한다.
실험 장비와 시설은 공동으로 사용하므로 사용 후에는 원래 상태로 정리한다.
실험 보고서는 결과를 나열하기보다 이론과 연관 지어 결과를 정리하고, 만약 오차가 있다면 그 원인을 분석해내는 것이 중요하다.
5. 참고문헌
-기초전자실험 with PSpice 기초 지식(p.13~14), 옴의 법칙 실험(p.75)

키워드

PSpice,   기초전자실험,   전자,   전기,   공대,   회로,   실험,   옴의 법칙