[기초회로실험]Kirchhoff의 전류법칙 예비 결과 레포트

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목차

1. 실험목적

2. 실험 준비물

3. 기초이론

4. 참고문헌

5. 실험결과

본문내용

A-B(VAB)
B-C(VBC)
C-D(VCD)
D-E(VDE)
1회
2.232
0.521
-0.238
0
2회
2.232
0.521
-0.238
-0.048
3회
2.455
0.521
-0.285
0.048
각 저항에 대한 측정전압이 오차가 발생하였는데, 이는 측정기기의 내부 저항과 회로 내부의 저항에 의해 발생하였다. 특히, C-D구간과 D-E구간에 걸린 저항값은 4700 이지만 각 구간에 걸린 측정전압은 서로 다르므로 이 오차는 회로 내부의 저항과 실험자의 부주의에 의해 발생하였음을 확인 할 수 있다. 하지만 그림 5.1에 서 보듯이, 이론값과 측정값사이에 거의 차이가 없음을 확인할 수 있다.
⑵ KVL을 증명하시오.
측정된 (Total Voltage) VT를 각각 3회에 걸쳐 측정하였다. 이를 VAB +VBC +VCD +VDE 값들과 비교하면,
전압[V]
횟수
VT
VAB +VBC +VCD +VDE
오차값(%)
1회
6.007
0.458+1.350+2.099+2.104=6.011
0.066
2회
6.008
0.458+1.350+2.099+2.103=6.010
0.033
3회
6.007
0.459+1.350+2.098+2.105=6.012
0.083
VT 는 각 저항에 대한 전압 강하 VAB, VBC, VCD, VDE 의 합과 거의 같음을 확인할 수 있다. 이는 KVL 법칙 '기전력의 대수합과 전압 강하의 대수합은 같다.' 를 만족함을 알 수 있다.
㈁ 다중 전압원을 가지는 경우
회로내의 각 점간의 전압인 VAB, VDB, VGF, VGB, VGA, VEG, VED의 값을 각각 3회에 걸쳐 측청하였다.
전압[V]
횟수
VAB
VDB
VGF
VGB
VGA
VEG
VED
1회
-5.008
-0.441
2.019
1.371
6.033
-1.951
-0.481
2회
-5.007
-0.441
2.018
1.371
6.034
-1.951
-0.482
3회
-5.003
-0.441
2.018
1.371
6.033
-1.951
-0.481
[표 5-2]
이에 대한 계산값과 그에 따른 오차값을 계산해 보면,
VAB
VDB
VGF
VGB
VGA
VEG
VED
계산값[V]
-4.648
-0.278
2
1.354
6
-1.935
-0.306
오차값(%)
횟수
VAB
VDB
VGF
VGB
VGA
VEG
VED
1회
7.745
58.633
0.95
1.256
0.550
0.827
57.190
2회
7.724
58.633
0.90
1.256
0.567
0.827
57.516
3회
7.638
58.633
0.90
1.256
0.550
0.827
57.190
각 전압에 대한 오차를 구했는데, 특히 VDB, VED 의 오차값이 크게 나왔음을 확인할 수 있는데 이는 측정을 잘못 하였던지 아님 실험자의 실수에 의해 나온 것 같다. 하지만 다른 전압에 대한 오차값과 비교했을때 유난히 크게 나온 이유를 모르겠다. 그림 5.2에서 나타나듯이 VDB, VED 는 이론값과 측정값의 차이가 크게 나타남을 보인다.
[그림 5.2]
⑴ 각 loop에 대한 KVL 식을 세워라.
① loop 1에 대한 KVL 식 : VBA +VGB +VAG = 5.008 +1.371 + (-6.033) = 0.346V
따라서 약간의 오차가 발생하여 KVL법칙, VBA +VGB +VAG = 0을 크게 벗어낫지만 그래도 이론값만으로도 KVL법칙을 만족함으로 알 수 있다. 이때, 오차율은 34.6%이다.
② loop 2에 대한 KVL 식 :VBG +VGF +VFE +VED +VDB =VBG +VGE +VED +VDB
=(-1.371) +1.951 +(-0.481) +(-0.441) =-0.342V
따라서 약간의 오차가 발생하여 KVL법칙, VBG +VGE +VED +VDB = 0을 크게 벗어낫고 이 오차율은 -34.2%이다.
⑵ ⑴에서 세운 2개의 식을 이용하여 loop 전류 I1 , I2 를 구하여라.
① I1 는 VBA +VGB +VAG = 0를 이용하면
인데,
이 때 I1 는 구간 A-B를 지나는 전류이므로
와 같다. 하지만 이론값에 의한 전류
이다. 그에 따른 오차율은 7.786%이다.
② I2 는 VBG +VGE +VED +VDB = 0을 이용하여 각 저항에 걸리는 전류 I2 는 일정하므로 옴의 법칙에 의해
인데,
이는 구간 E-B를 지나는 전류와 같으므로
이다. 하지만 이론값에 의한 전류
이다. 그에 따른 오차율은 73.81%이다. 이런 오차율을 나오게 된 이유는 측정값에서 오차가 크게 발생했기 때문이다.

키워드

기초회로실험,   Kirchhoff,   전류법칙,   Node,   Branch