직류전원장치 및 멀티미터 사용법,저항의 종류 및 측정,옴의 법칙,키르히호프 법칙

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직류전원장치 및 멀티미터 사용법,저항의 종류 및 측정,옴의 법칙,키르히호프 법칙에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.직류전원장치 및 멀티미터 사용법

2.저항의 종류 및 측정

3.옴의 법칙

4.키르히호프 법칙

본문내용

생겼다. 만약 도선의 길이가 짧거나 저항이 거의 없는 물질을 써서 실험을 아였다면 오차가 줄어들 것이다.
표 4.2 키르히호프 전압법칙
순번
V
[V]
측정값
계산값
측정값
오차
Vad-계산된값 over Vad *100%
Vab
[V]
Vbc
[V]
Vcd
[V]
키르히호프전압법칙에 의한 Vad
Vad
[V]
1
6
0.4668
0.9140
4.615
5.996
5.994
-0.0334
2
8
0.6225
1.218
6.153
7.994
7.991
-0.0375
목적: 한 폐쇠 회로에서 소모한 전압의 합과 공급된 전압이 같음을 실험하여 KVL이 성립함을 안다.
분석 :연결 저항: R1=51 R2=100 R3=510
실제 측정 저항:R1=50.89 R2=99.58 R3=506.2
직렬로 연결된 R1=51 R2=100 R3=510 의 폐쇠회로에서 6V 의 전압을 걸었을때, 종 저항의 합 Req에 걸리는 전압은 6V가 되고 각 저항에 걸리는 전압의 비가 R1:R2:R3=V1:V2:V3 이며 키르히호프 전압법칙에 의한 계산 V1+V2+V3 가 6V가 되어야 한다. 측정한 각 저항에 걸리는 저항의 측정값의 합 Vab+Vbc+Vcd 는 5.996V가 나왔으며 Vad 는 5.994V가 나왔다. 6V의 전압을 걸었을때 키르히호프 전압법칙에 의한 합 Vab+Vbc+Vcd
와 Vad 가 각각 비슷하고 6V와 거의 차이가 없이 같았다.(오차 -0.0334%) 이로써 각 저항에 걸리는 전압의 합과 전체 저항 Req 에 걸리는 전압이 같으므로 키르히호프의 법칙은 성립한다. 같은 방법으로 8v의 전압을 출력해 주면 각 전압도 같은 비율로(6:8=V6:V8) 증가하여 Vab+Vbc+Vcd =7.994V 가 되며 실제 측정한 값 Vad 는 7.991V 로 무시할 수 있는 약간의 오차(-0.0375%)가 나고 출력 전압 8V와 같으므로 입력 전압과 소모 전압이 같음을 알 수 있었다. 즉, 위와 같이 키르히호프의 전압법칙에 의한 계산값이 측정값과 거의 비슷함을 알 수 있다. 6V와 8V가 성립하고, 증가율이 같은 비율이므로 다른 전압에서도 같은 결과가 나올 것을 예측할 수 있다.
오차분석 : 우리는 전압과 저항의 정확한 값을 멀티미터로 미리 알 수 있기 때문에 옴의 법칙을 이용해서 각 저항에 걸리는 전압과 Req에 걸리는 전압을 구할 수 있다. 6V=I*656.7 I=656.7/6 전류는 일정하므로. V1=I*R1 , V2=I*R2 , V3=I*R3 의 식을 이용해계산해 보면
V1 =0.4350V. V2 =0.9099V. V3 =4.625V 의 값이 나왔다. 우리가 멀티미터로 측정한 결과값과 비교해 보았는데 옴의 법칙으로 계산한 값이 실제 전류보다 조금 적게 나왔다.
표 4.3 키르히호프의 전류법칙(KCL) 실험
순번
V
[V]
측정값
계산값
측정값
오차
At-계산된값 over At * 100%
A1
[mA]
A2
[mA]
A3
[mA]
키르히호프전류법칙에 의해 계산된 전류값
[mA]
AT
1
6
117.2
60.04
11.64
188.9
185.5
-1.833
2
8
158.3
80.44
15.53
254.3
255.5
0.4697
목적:한 폐쇠회로의 한 노드에서 들어온 전류의 합과 나간 전류의 합이 같음을 실험으로 나온 값과 KCL을 사용하여 얻은 값을 비교하여 성립함을 안다.
분석:연결 저항: R1=51 R2=100 R3=510
실제 측정 저항:R1=50.89 R2=99.58 R3=506.2
KCL 에 의해 node A에서 들어온 전류 At와 나간 전류 A1,A2,A3가 같아야 함으로A1+A2+A3 = At 이 성립하여야 한다.power supply 로 6V 의 전압을 주고 각 도선을 단락시켜서 멀티미터를 삽입하여 측정한 값 A1+A2+A3 가 188.9mA 가 나왔다. 전체 전류 At를 측정하니 그과 비슷한 185.5mA 가 측정되어 약간의 오차(-1.833%)는 있지만 KCL 이 성립함을 알았다. 이제 power supply 의 전압을 6V에서 8V 로 변형시켜서 같은 실험을 애 보았더니 A1+A2+A3 = 254.3mA 가 나오고 멀티미터로 실제 node A 로 들어온 전류를 측정하니 그와 유사한 값인 255.5mA 가 나와 약간의 오차 (+0.4697%)가 역시 있었지만 역시 KCL 이 성립함을 알았다. 옴의 법칙 V=IR에서 저항이 같을 경우(R 은 일정) 전압을 높이면 전류도 같은 비율로 증가 하는지 알 수 있으면 다른 전압에서도 성립하는지 알 수 있기 때문에 계산을 해 보았다. 각 저항에 흐르는 전류 A1,A2,A3 가 6V일 때 보다 8V 일 때 같은 비율로 증가 (6:8=A6v :A8v) 6V일 때 흐르는 전류에 8/6을 곱해주면 , 117.2*8/6=156.3 60.04*8/6= 80.05 11.64*8/6=15.52 185.5*8/6=251.9 이 값은 우리가 8V 일 때 측정한 A1,A2,A3 그리고 At 의 값 과 거의 비슷함을 알 수 있다. 이로써 모든 다른 전압에서도 키르히호프의 전류 법칙(KCL) 이 성립함을 알수 있다.
오차분석: 옴의 법칙에서 I=V/R 이므로 우리는 V 값과 R 값을 알고 있기 때문에 각 저항에 서 흐르는 전류를 구할 수 있다. 6V일때의 전류를 각각 구해보니 117.9mA , 60.25mA , 11.58mA 가 나왔다. 우리가 측정했던 값과 비교해 보니 전류가 대부분 높아졌음을 알 수 있다. 이론보다 측정값이 적게 나왔다는 의미는 전압이 낮아지거나 저항이 높아 졌을 경우 두 가지로 압축 할 수 있다. 이제 8V일때의 전류를 구해 보았다. 157.2mA , 80.34mA , 15.80mA 가 나왔으며 측정값과 비교해 보니 어떤 것은 줄어 들었고 어떤 것은 늘었음을 알수 있다. 만약 6V일 때와 8V일 때가 오차가 비슷하면 저항의 값이 오차의 원인이 되는 것이나 예측할수 없는 결과가 나왔으므로 이는 전압이 오차의 원인이 됨을 직감할수 있다.
우리가 처음에 Power supply의 전압을 측정할 때 일정한 값이 아니라 불안정적인 값이 나왔음을 알기 때문에 이 실험의 오차도 전압의 변화에 비례하게 변하였다는걸 알 수 있다.

키워드

직류전원장치,   멀티미터,   저항의 종류,   옴의 법칙,   키르히호프 법칙,   DC