목차
1.실험목적
2.실험이론
3.실험도구
4.실험절차
5.실험결과
6.고찰사항
7.토의
2.실험이론
3.실험도구
4.실험절차
5.실험결과
6.고찰사항
7.토의
본문내용
(b)와 같이 하면 된다.
이론적으로, 그림 4(b)에서 전압계의 지시는
가 되어야 할 것이다. 그러나 전압계의 내부저항을 고려하면 그림 4(b)는 그림 5와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다. 물론 여기서 Rm은 전압게의 내부저항을 표시하고 있다. 따라서 실제로 전압계가 지시하는 값을
이라 하면
로 이론적인 값보다는 적은 값을 지시하게 된다.
따라서 전압계의 내부저항은 가급적 큰 것이 바람직하다. 특히 반도체소자로 구성된 전자회로의 각 부분 전압 측정의 경우는 이러한 전압계의 내부저항에 의한 측정오차가 크게 문제시됨은 물론, 전압계 자체의내부저항이 회로동작의 영향을 미치게 되므로 VOM과 같이 내부저항이 대단히 큰 측정기를 사용하지 않는 것이 좋다.
실험도구
전압계입니다. 측정시 주의할 점은 반드시 측정할 곳에 병렬로 전압계가 연결되어야 합니다.
전류계입니다. 측정시 주의할 점은 반드시 측정할 곳에 직렬로 전류계가 연결되어야 합니다.
Power Supply입니다.
저항입니다. 전류와 전압이 과하게 되면 타게 되므로 주의해야 합니다.
실험을 하게될 브레드보드(일명 빵판)입니다.
배선용 점프와이어입니다. 브레드보드에서 소자간에 선을 연결시켜 줄 때 쓰입니다.
주의할점
파워 서플라이에 전원선을 연결하기 전 반드시 해야 할 작업이 있다. 그것은 바로 모든 노브를 0(zero)의 위치로 돌리는 것이다. 전류, 전압의 스위치를 0(zero)의 위치에 놓고 스위치를 켠 후 서서히 전압과 전류를 조정해야 한다.
0(zero)의 위치로 돌리는 법 : 반시계방향으로 끝까지 돌려주면 된다. 그 후에 전압과 전류를 증가시킬 때는 시계방향으로 돌려주면 전압과 전류가 증가하게 된다.
전압과 전류를 조정하기 전에 반드시 0(zero)의 위치에 노브를 위치시킨 후 서서히 값을 증가시킨다.
실험절차
그림6.
(1) 그림 6의 회로에서 R1과 R2에 준비된 저항을 연결하여 회로를 구성한 뒤, 직류전압 I0, I1, I2를 측정하여 결과 테이블을 만들것. 이때 직류전압 공급장치의 출력전압 확인은 이 장치에 붙어 있는 전압계로 하지 말고, 주어진 전압계를 사용해야 한다.
그림7.
(2) 그림 7회로에서 R1, R2, R3에 저항을 연결하여 회로를 구성한 뒤, 직류전압을 조정하여 V0, V1, V2, V3를 측정하여 결과 테이블을 만들것.
(3) (2)과 같은 실험과정을 저항을 바꾸어가면서 반복하고, 측정결과를 테이블로 만들것
그림8.
(4) 그림8회로에서 Rx 에 저항의 종류를 바꾸어가면서 전류계 및 전압계의 값을 정리하여 테이블로 만들것.
고찰사항
1. 전류계와 전압계의 내부저항과 측정오차와의 관계를 생각하여 보라.
2. 실제 회로상에서 회로의 고장 유무를 확인하고자 할 경우 전류측정과 전압측정중 어느방법이 유리한가?
실험결과
[V=20v]
R1= 3300Ω R2= 3000Ω
I0 = 0.1118A I1 = 0.058A I2 = 0.062A
V=19.8v
[V=10v]
R1=3000Ω R2=1500Ω R3=4700Ω
V1=2.9V V2=1.5V V3=4.6V
V0=9V
(a) V=10v Rx=1500Ω >> I=0.006A Rx=3000Ω >> I=0.003A
(b) V=10v Rx=3000Ω >> V=10v Rx=1500Ω >> V=10v
(c) V=10v - Rx=1500Ω I=0.006A V=10v
- Rx=3300Ω I=0.0027A V=10v
(d) V=10v - Rx=3300Ω I=0.0027A V=10v
- Rx=3700Ω I=0.0019A V=10v
고찰할 것
1. 전류계와 전압계의 내부저항과 측정오차와의 관계를 생각하여 보라.
전류계와 전압계는 실제로 저항이 없는 것이 아니라 조금은 있는데 무시할 수 있을 만큼 작아서 실험 중간에 크게 신경 쓰지 않아도 되는 부분이다. 하지만 엄밀히 보면 전체 저항의 일부분으로 볼 수 있기 때문에 정밀한 값을 요구할 경우엔 꼭 고려해야 할 부분 중 하나이다. 전류계가 없는 상태에서 전체 저항이 Rx였을 경우 전류계의 저항을 Ra라고 했을 경우 전체 저항을 Rx+Ra로 봐야할 것이다.
전압계의 경우 전체저항Rx와 Rv를 저항의 병렬연결로 생각, 계산해야 한다.
2. 실제 회로 상에서 회로의 고장 유무를 확인하고자 할 경우 전류측정과 전압 측정 중 어느 방법이 유리한가?
전류측정이 유리하다.
이유는 만약 회로에 고장이 났을 경우 전압계를 달게 되면 전압계를 통해 전류가 흘러가지만 전류계를 달았을 경우 고장 난 회로에는 전류가 흐르지 않기 때문에 전류계가 0A를 가리키기 때문에 훨씬 더 쉽게 알 수 있다.
토의
이번 실험에서 우리는 처음으로 브레드보드를 사용하였다. 앞으로 있을 회로실험에서 브레드보드를 많이 사용하므로 브레드보드에 대해 조사해보기로 하였다. 먼저 브레드보드란 기판에 나있는 구멍에 소자들을 꽂아서 서로를 연결하고 연결선을 사용해 서로 멀리 있는 소자들을 연결해 주는 데 사용되는 기판으로써 반영구적으로 사용이 가능하다. 브레드보드는 제품을 만들기 전에 원하는 작품을 구상, 회로도(구상도)를 작성하여 필요한 부품과 연결선 등을 이용 작품이 만들어질 때까지 여러 가지 실험과 검토 및 연구를 해볼 수 있는 만능 실험 기기라 말할 수 있다. 즉 회로의 개발 또는 원형 판을 위하여 사용하는 기판을 말한다. 이 브레드보드를 이용하여 만든 회로에 실제 흐르는 전류와 전압을 측정하는 것이 이번 실험의 목표다. 실험을 통해 걸어준 전류와 전압에 비해 실제 측정한 전류와 전압의 크기가 더 작게 나왔다.
전류와 전압 값의 오차가 생긴 이유로는
1.실제 이론값과는 달리 전압계와 전류계의 내부저항을 고려하지 않았기 때문이며 내부저항을 고려한 계산을 이용하는 경우에는 오차를 더 줄일 수 있다.
2.실험에 사용한 저항이 열을 받아 저항이 증가했기 때문이다. 실제 실험 시 저항을 교체하는 과정에서 저항이 과열되어 있다는 것을 알았다. 도체의 경우 온도가 올라가면 자체 저항자체의 저항 값이 다소 증가하기 때문에 이론값보다 전류가 덜 흐른다는 것을 알 수 있다. 오차를 줄이기 위해서는 온도상승에 의한 저항변화가 덜 심한 저항을 이용하면 오차를 줄일 수 있다.
이론적으로, 그림 4(b)에서 전압계의 지시는
가 되어야 할 것이다. 그러나 전압계의 내부저항을 고려하면 그림 4(b)는 그림 5와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다. 물론 여기서 Rm은 전압게의 내부저항을 표시하고 있다. 따라서 실제로 전압계가 지시하는 값을
이라 하면
로 이론적인 값보다는 적은 값을 지시하게 된다.
따라서 전압계의 내부저항은 가급적 큰 것이 바람직하다. 특히 반도체소자로 구성된 전자회로의 각 부분 전압 측정의 경우는 이러한 전압계의 내부저항에 의한 측정오차가 크게 문제시됨은 물론, 전압계 자체의내부저항이 회로동작의 영향을 미치게 되므로 VOM과 같이 내부저항이 대단히 큰 측정기를 사용하지 않는 것이 좋다.
실험도구
전압계입니다. 측정시 주의할 점은 반드시 측정할 곳에 병렬로 전압계가 연결되어야 합니다.
전류계입니다. 측정시 주의할 점은 반드시 측정할 곳에 직렬로 전류계가 연결되어야 합니다.
Power Supply입니다.
저항입니다. 전류와 전압이 과하게 되면 타게 되므로 주의해야 합니다.
실험을 하게될 브레드보드(일명 빵판)입니다.
배선용 점프와이어입니다. 브레드보드에서 소자간에 선을 연결시켜 줄 때 쓰입니다.
주의할점
파워 서플라이에 전원선을 연결하기 전 반드시 해야 할 작업이 있다. 그것은 바로 모든 노브를 0(zero)의 위치로 돌리는 것이다. 전류, 전압의 스위치를 0(zero)의 위치에 놓고 스위치를 켠 후 서서히 전압과 전류를 조정해야 한다.
0(zero)의 위치로 돌리는 법 : 반시계방향으로 끝까지 돌려주면 된다. 그 후에 전압과 전류를 증가시킬 때는 시계방향으로 돌려주면 전압과 전류가 증가하게 된다.
전압과 전류를 조정하기 전에 반드시 0(zero)의 위치에 노브를 위치시킨 후 서서히 값을 증가시킨다.
실험절차
그림6.
(1) 그림 6의 회로에서 R1과 R2에 준비된 저항을 연결하여 회로를 구성한 뒤, 직류전압 I0, I1, I2를 측정하여 결과 테이블을 만들것. 이때 직류전압 공급장치의 출력전압 확인은 이 장치에 붙어 있는 전압계로 하지 말고, 주어진 전압계를 사용해야 한다.
그림7.
(2) 그림 7회로에서 R1, R2, R3에 저항을 연결하여 회로를 구성한 뒤, 직류전압을 조정하여 V0, V1, V2, V3를 측정하여 결과 테이블을 만들것.
(3) (2)과 같은 실험과정을 저항을 바꾸어가면서 반복하고, 측정결과를 테이블로 만들것
그림8.
(4) 그림8회로에서 Rx 에 저항의 종류를 바꾸어가면서 전류계 및 전압계의 값을 정리하여 테이블로 만들것.
고찰사항
1. 전류계와 전압계의 내부저항과 측정오차와의 관계를 생각하여 보라.
2. 실제 회로상에서 회로의 고장 유무를 확인하고자 할 경우 전류측정과 전압측정중 어느방법이 유리한가?
실험결과
[V=20v]
R1= 3300Ω R2= 3000Ω
I0 = 0.1118A I1 = 0.058A I2 = 0.062A
V=19.8v
[V=10v]
R1=3000Ω R2=1500Ω R3=4700Ω
V1=2.9V V2=1.5V V3=4.6V
V0=9V
(a) V=10v Rx=1500Ω >> I=0.006A Rx=3000Ω >> I=0.003A
(b) V=10v Rx=3000Ω >> V=10v Rx=1500Ω >> V=10v
(c) V=10v - Rx=1500Ω I=0.006A V=10v
- Rx=3300Ω I=0.0027A V=10v
(d) V=10v - Rx=3300Ω I=0.0027A V=10v
- Rx=3700Ω I=0.0019A V=10v
고찰할 것
1. 전류계와 전압계의 내부저항과 측정오차와의 관계를 생각하여 보라.
전류계와 전압계는 실제로 저항이 없는 것이 아니라 조금은 있는데 무시할 수 있을 만큼 작아서 실험 중간에 크게 신경 쓰지 않아도 되는 부분이다. 하지만 엄밀히 보면 전체 저항의 일부분으로 볼 수 있기 때문에 정밀한 값을 요구할 경우엔 꼭 고려해야 할 부분 중 하나이다. 전류계가 없는 상태에서 전체 저항이 Rx였을 경우 전류계의 저항을 Ra라고 했을 경우 전체 저항을 Rx+Ra로 봐야할 것이다.
전압계의 경우 전체저항Rx와 Rv를 저항의 병렬연결로 생각, 계산해야 한다.
2. 실제 회로 상에서 회로의 고장 유무를 확인하고자 할 경우 전류측정과 전압 측정 중 어느 방법이 유리한가?
전류측정이 유리하다.
이유는 만약 회로에 고장이 났을 경우 전압계를 달게 되면 전압계를 통해 전류가 흘러가지만 전류계를 달았을 경우 고장 난 회로에는 전류가 흐르지 않기 때문에 전류계가 0A를 가리키기 때문에 훨씬 더 쉽게 알 수 있다.
토의
이번 실험에서 우리는 처음으로 브레드보드를 사용하였다. 앞으로 있을 회로실험에서 브레드보드를 많이 사용하므로 브레드보드에 대해 조사해보기로 하였다. 먼저 브레드보드란 기판에 나있는 구멍에 소자들을 꽂아서 서로를 연결하고 연결선을 사용해 서로 멀리 있는 소자들을 연결해 주는 데 사용되는 기판으로써 반영구적으로 사용이 가능하다. 브레드보드는 제품을 만들기 전에 원하는 작품을 구상, 회로도(구상도)를 작성하여 필요한 부품과 연결선 등을 이용 작품이 만들어질 때까지 여러 가지 실험과 검토 및 연구를 해볼 수 있는 만능 실험 기기라 말할 수 있다. 즉 회로의 개발 또는 원형 판을 위하여 사용하는 기판을 말한다. 이 브레드보드를 이용하여 만든 회로에 실제 흐르는 전류와 전압을 측정하는 것이 이번 실험의 목표다. 실험을 통해 걸어준 전류와 전압에 비해 실제 측정한 전류와 전압의 크기가 더 작게 나왔다.
전류와 전압 값의 오차가 생긴 이유로는
1.실제 이론값과는 달리 전압계와 전류계의 내부저항을 고려하지 않았기 때문이며 내부저항을 고려한 계산을 이용하는 경우에는 오차를 더 줄일 수 있다.
2.실험에 사용한 저항이 열을 받아 저항이 증가했기 때문이다. 실제 실험 시 저항을 교체하는 과정에서 저항이 과열되어 있다는 것을 알았다. 도체의 경우 온도가 올라가면 자체 저항자체의 저항 값이 다소 증가하기 때문에 이론값보다 전류가 덜 흐른다는 것을 알 수 있다. 오차를 줄이기 위해서는 온도상승에 의한 저항변화가 덜 심한 저항을 이용하면 오차를 줄일 수 있다.
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