일반물리학실험 - 직류회로(예비, 결과)

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일반물리학실험 - 직류회로(예비, 결과)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

측정한 저항 값 :
, , ,
1.00
0.42
0.44
0.52
0.04
2.00
0.87
0.87
1.03
0.09
3.00
1.31
1.31
1.55
0.13
4.00
1.75
1.75
2.07
0.17
4.99
2.18
2.18
2.58
0.21
6.00
2.63
2.63
3.10
0.25
6.99
3.06
3.06
3.61
0.29
8.00
3.50
3.50
4.14
0.34
9.00
3.94
3.94
4.66
0.38
10.00
4.38
4.38
5.17
0.43
b. 병렬 회로
색코드에 나타난 저항 값 :
, ,
멀티미터로 측정한 저항 값 :
, , ,
1.00
10.2
1.0
0.8
8.9
2.00
20.5
2.0
1.7
17.7
3.00
30.8
2.9
2.5
26.7
4.01
45.4
3.9
3.3
38.8
4.99
56.7
4.9
4.1
48.4
6.00
68.3
5.9
5.0
58.2
6.99
79.7
6.9
5.8
68.1
8.00
91.8
7.9
6.7
78.5
9.00
103.8
8.9
7.5
88.4
10.00
115.5
9.9
8.3
98.9
6. 실험 결과
a. 직렬 회로
1.00
0.42
0.44
0.52
0.04
2.00
0.87
0.87
1.03
0.09
3.00
1.31
1.31
1.55
0.13
4.00
1.75
1.75
2.07
0.17
4.99
2.18
2.18
2.58
0.21
6.00
2.63
2.63
3.10
0.25
6.99
3.06
3.06
3.61
0.29
8.00
3.50
3.50
4.14
0.34
9.00
3.94
3.94
4.66
0.38
10.00
4.38
4.38
5.17
0.43
()
()
()
()
색저항/계산
1000
1200
100
2300
멀 티 미 터
1001
1182
98
2283
그 래 프
991.3
1177.9
96.5
2276.8
상대
오차
(%)
색저항/멀티미
0.1%
1.5%
2%
0.74%
색저항/그래프
0.87%
1.84%
3.5%
1.04%
멀티미/그래프
0.96%
0.35%
1.53%
0.27%
b. 병렬 회로
1.00
10.2
1.0
0.8
8.9
2.00
20.5
2.0
1.7
17.7
3.00
30.8
2.9
2.5
26.7
4.01
45.4
3.9
3.3
38.8
4.99
56.7
4.9
4.1
48.4
6.00
68.3
5.9
5.0
58.2
6.99
79.7
6.9
5.8
68.1
8.00
91.8
7.9
6.7
78.5
9.00
103.8
8.9
7.5
88.4
10.00
115.5
9.9
8.3
98.9
()
()
()
()
색저항/계산
1000
1200
100
84.5
멀 티 미 터
1001
1182
98
83.8
그 래 프
1009.4
1199.5
99.2
84.5
상대
오차
(%)
색저항/멀티미
0.1%
1.5%
2%
0.74%
색저항/그래프
0.94%
0.04%
0.8%
0%
멀티미/그래프
0.84%
1.48%
1.22%
0.84%
7. 질문 및 토의
(1) 일반적으로 전류계의 자체저항은 매우 작고, 전압계의 자체 저항은 매우 크다. 그 이유를 설명하라.
전류계는 전류를 측정하는 기기이다. 도선의전류를 측정하기 위해서는 도선을 자른후 전류계를 도선에 접속시켜서 측정하고자 하는 전류가 전류계를 통과하도록 한다. 이때 중요한 점은 전륙계의 저항 가 회로의 다른 저항에 비해 매우 작아야 한다. 그렇지 않으면 전류계 자체가 측정하고자 하는 전류의 크기를 변화시킬것이기 때문이다. 그림의 회로에서 요구되는 조건은 전압계가 연결되어 있지 않다고 가정하면 다음과 같다.
또한 전위차를 측정하는 장치를 전압계라 한다. 두 점 사이의 전위차를 찾기 위해서는 전압계의 단자가 회로를 손상시키지 않도록 두 점에서 연결시켜야 한다. 이때에는 전압계의 저항 가 회로의 다른 저항보다 매우 커야 한다. 그렇지 않으면 전압계 자체가 회로의 한 부분이 되어 측정하고자 하는 전위차에 변화를 주게 되기 때문이다. 그림에서요구되는 조건은 다음과 같다.
(2) 저항의 직렬 연결과 병렬 연결에서 와 를 키르호프법칙을 써서 구하시오.
i) 직렬 회로
전하보존
에너지 보존
ii) 병렬회로
전하보존
- ①
에너지 보존
- ②
②를 ① 에 대입하면
8. 결론 및 검토
이번 실험은 여러개의 저항체와 직류 기전력원으로 구성된 직류 직렬회로와 병렬회로에 걸리는 전압과 전류를 측정하여 Ohm의 법칙과 키르호프의 법칙을 이해하기 위한 실험이다. 먼저 실험에 쓸 저항체를 3개 골라서 각각의 색코드를 읽어서 저항값을 읽었고 그 값은 다음과 같다.
, ,
그리고 멀티 미터를 이용하여 위의 세 개의 저항값을 읽었는데, 그 값은다음과 같다.
, , ,
Bread Board에 저항체를 꽂아서 직렬로 또는 병렬로 연결하고 직류 전원공급기를 연결하여 회로를 구성하였다. 직렬일때는 각각의 저항에 걸리는 전압과 전체 전류를, 병렬일때는 각각의 저항에 흐르는 전류와 전체 저항을 멀티미터를 이용하여 측정하였다. 이때 측정한 값을 이용하여 전압강하 대 전류 그래프를 엑셀을 이용하여 그렸는데, 그래프는 다음과 같다.
<직렬회로 일 때 전압 강하 대 전류 그래프>
<병렬회로 일 때 전압 강하 대 전류 그래프>
전압강하 대 전류 그래프에서 기울기가 저항에 해당한다. 따라서 측정한 데이터들의 추세선을 추가하고, 추세선의 수식을 삽입하여 추세선의 기울기를 읽었고, 그 기울기가 각각의 저항값에 해당한다. 그래프에서 읽은 저항값들은 다음과 같다.
()
()
()
()
직렬회로 일때
991.3
1177.9
96.5
2276.8
병렬회로 일때
1009.4
1199.5
99.2
84.5
위 값들을 살펴보면 직렬 회로일 때 보다 병렬회로 일때가 저항값이 약간 크게 측정되었고, 색코드에서 읽은 값과 비교 할때는 3%이내의 상대오차가, 멀티미터로 측정한 값과 비교할 때는 2%이내에서 상대오차가 발생하였고, 색코드는 5%이내의 오차를 가지고 표기 한 것이므로, 이번 실험은 만족할 만하고, Ohm의 법칙을 확인할 수 있었다.
또한, 키르호프 법칙을 사용하여 위 회로에 대해서 와 값을 계산해 보았는데, Ohm의 법칙으로 유도한 값과 같은 결과가 나왔다.

키워드

일반물리학실험,   직류회로,   직류