키르히호프의 법칙 실험보고서

소개글

키르히호프의 법칙 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
 ① 제1법칙(전하량 보존법칙)
② 제2법칙 (에너지 보존법칙)
③ 휘이트스톤 브리지
3. 실험 방법
4. 실험 결과
1) 키르히호프 전압 법칙 (KVL)
2) 키르히호프 전류 법칙 (KCL)
3) KVL + KCL
4) 바둑판 배열 저항
5. 분석 및 토의

본문내용

) 키르히호프 전류 법칙 (KCL)
다음 그림과 같이 회로를 구성하고 각각 R1, R2, R3에 흐르는 전류를 측정하여 표를 완성하시오. (이론값은 KCL에 흐르는 전류의 값을 계산하시오.)
전체 전압(V)
전체전류
(mA)
R1에 흐르는 전류(mA)
R2에 흐르는 전류(mA)
R3에 흐르는 전류(mA)
이론값
3
5.5
3
1.5
1
측정값
3.002
5.53
3.04
1.53
1.02
오 차(%)
0.07
0.6
1.33
2
2
3) KVL + KCL
다음 그림과 같이 회로를 구성하고 각각 R1, R2, R3에 흐르는 전류와 걸리는 전압을 측정하여 표를 완성하시오. (이론값은 KCL에 흐르는 전류의 값을 계산하시오.)
전체 전압(V)
R1에 걸리는 전압(V)
R2에 걸리는 전압(V)
R3에 걸리는 전압(V)
이론값
3
1.364
1.636
1.636
측정값
3.002
1.366
1.636
1.636
오 차(%)
0.07
0.15
0
0
전체전류(mA)
R1에 흐르는 전류(mA)
R2에 흐르는 전류(mA)
R3에 흐르는 전류(mA)
이론값
1.36
1.36
0.81
0.55
측정값
1.38
1.38
0.83
0.55
오 차(%)
1.45
1.47
2.47
0
4) 바둑판 배열 저항
대각선 전위차가 0이 되는 것과 각 저항에 걸리는 전압 강하가 0.5V인 것을 설명하시오.
R1 = 1.003R2 = 0.502R3 = 0.497R4 = 0.496
R5 = 1.0R6 = 0.501R7 = 0.499R8 = 1.002
R9 = 0.499R10 = 0.501R11 = 0.499R12 = 1.002
5. 분석 및 토의
이번 Kirchhoff의 법칙을 통해서 회로를 분석하고 전압, 저항, 전류의 값을 각각 구해보았다.
4번에서 대각선의 전위차가 0이 되는 지점은 일단 각 저항에 걸리는 전압을 모두 구해보면 알수 있다. 말 그대로 전위차는 두 저항의 전위의 차이이다. 따라서 전위차이가 0이 되는 저창은 R1-R5, R3-R9, R2-R4, R3-R10, R6-R9, R7-R11, R7-R10, R8-R12이다.
또 전위차이가 0.5V가 되는 저항은 R1-R3, R5-R9, R7-R12, R10-R8이다.
병렬회로를 구성하여 분기점에서 빠져나가는 전류와 들어오는 전류의 합은 0 이라는 것을 증명 하고자 했다. 실험 결과는 키르히호프 법칙이 성립한다는 사실을 알 수 있는 결과가 나왔다. 키르히호프 전류법칙을 적용하는 데 있어서는 이론적인 계산 값과 실험 결과의 차이는 대략 적으로 0.1mA 정도의 오차를 갖고 있었다. 하지만, 각각 저항수치와 입력전압을 통해 얻은 각 가지에 흐르는 전류와의 오차는 저항이 클수록 크게 나왔다. 이는 전류의 오차가 저항이 갖는 자체 오차범위에도 영향을 받는다는 사실을 생각할 수 있다.
또 실험 시 각각의 저항마다 똑같은 측정값이 나올 수 없고 측정값을 소수점 둘째, 혹은 셋째자리까지만 읽은 점, 기기상의 문제로 전류계 및 전압계에 측정가능 한 범위가 한정되어 있어서 일정 소수점이하의 값은 우리가 알 수 없는 것 또한 오차의 원인이라고 생각된다.
마지막으로 브레드보드나 도선 자체에 존재하는 저항, 전류가 흐르면서 전기에너지가 완전히 보존되지 않고, 저항에 의해 열에너지로 전환되는 에너지가 생기면서 오차가 발생하게 된다.
키르히호프 전압법칙을 확인하기 위해서 우리는 직렬회로를 구성해서 각 저항양단에 걸린 전압을 측정하여 그 합을 구해 보았다. 이론적인 계산 결과와 실험 결과간의 오차는 0.05V 정도로 나왔다. 이 정도 오차는 테스터와 저항이 갖는 자체 오차 범위 내로 생각 할 수 있으므로, KVL의 실험적 증명이 성공적이었다고 생각 된다.

키워드

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