실험5 오실로스코프를 이용한 교류정보(4가지) 측정

목차

1. 실험목적
2. 장비 및 부품
3. 준비지식
4. 실험 및 결과
5. 고찰
6. 실험후기

본문내용

측정
A1
A2
A3
A4
측정값
3.61
3.52
3.55
3.55
이론값
3.67
3.67
3.67
3.67
오차(%)
1.63
4.09
3.27
3.27
(3) 단자전압
1)파형 : sin파
2)크기 : max ~ 53V
rms ~ 37.6V
3)주파수 : 59.95Hz
4)주기 : 16.68ms
5)위상 : X
5. 고찰
이번 실험의 주제는 오실로스코프를 이용하여 교류정보를 측정하는 것이다. 실험에 들어가기에 앞서 먼저 교수님의 설명과 주의 사항에 대해 들었다.
첫 번째는 전기를 이용한 실험이니 만큼 안전에 대해 주의를 주셨다. 현재 우리가 일상생활에서 사용하고 있는 전압이 220V인데 이를 이용하여 바로 실험을 하게 될 경우 자칫 큰 사고가 발생할 위험이 있기 때문에 변압기를 거쳐 110V로 전압을 낮춘 다음 실험을 하기로 했다. 실제로도 지난번 실험 조 같은 경우 오실로스코프를 측정함에 있어 도선 끝부분이 타들어가는 사고가 발생하였기 때문에 이 부분에 대해 더욱 더 주위를 주셨다. 다음으로 교류의 4가지 정보 측정에 있어 부하를 L과 C(capacitor)가 아닌 R인 저항을 이용하여 실험을 하기 때문에 위상의 변화가 존재하지 않는다는 것이다. 그래서 크기와 파형, 주파수 정보만을 확인하면 된다고 하셨다. 또 오실로스코프를 사용해서 전압을 측정할 경우 220V 전압 측정 시 220V 보다 더 높은 값이 나온 것을 보며 가끔 당황하는 인원이 있는데, 이는 교류의 실효치 값에 배를 한 최대 값을 나타내는 것이라며 이 부분에 관해서도 직접 실험을 통해 확인해 보라고 하셨다. 또한 각 저항에는 정격전력이 존재하기 때문에 이에 유념하여 저항을 사용해야 한다고 하셨다. 하지만 이번 실험에 사용하는 저항은 로 계산해본 결과 사용가능한 것을 미리 설치해 두었기 때문에 당연히 측정 시에는 아무런 문제가 발생하지 않는다고 하셨다. 실험에 관한 설명이 모두 끝나고 바로 실험에 들어갔다.
먼저 우리 조는 처음 사용해 보는 오실로스코프의 조작법을 익히기 위해 교수님께서 준비해 두신 매뉴얼을 읽어 보았다. 여기에는 각 버튼의 위치와 기능, 그리고 사용방법 등에 대해 여러 가지 설명이 되어 있었다. 글로 볼 때는 복잡해 보였지만 생각과 달리 직접 사용해 보니 사용에는 큰 어려움이 없었다. 사용법을 익힌 다음 가장 먼저 도선을 저항에 연결하지 않은 채 전원 자체의 값만을 측정해 보았다. 예상한 것과 마찬가지로 결과는 sin파에 114V의 값이 나타났다. 여기서 정확한 110V의 값이 나타나지 않는 것은 변압기가 정확하게 220V를 110V로 낮춰주지 못하였기 때문이다. 그 외의 값들은 모두 화면에 그대로 값이 표시가 되어 나왔기 때문에 한 눈에 쉽게 정보를 알아 볼 수 있었다.
결과를 사진에 남긴 다음 두 번째 실험으로 넘어갔다. 두 번째는 3개의 저항을 모두 직렬로 연결한 다음 저항 하나에 흐르는 단자전압을 측정해 보는 것 이였다. 실험 결과 실효치 값은 모두 37.6V가 나왔다. 즉 직렬일 때 KVL(전압 분배 법칙)에 의해 가 성립한다는 지식이 옳다는 것을 실험을 통하여 증명할 수 있었다.
마지막으로 각 구간별로 전류의 크기를 측정하였다. 정확한 실험을 하기 위해서는 전류를 측정하고자 하는 구간의 도선을 끊고 전류계를 연결하여 측정해야 하는 것이 좋지만, 시간이 오래 걸리고 번거롭다는 단점이 있기 때문에 ‘클램프미터’라는 간단한 실험도구를 통해 전류 값을 측정했다. 이번 실험을 통해 알게 된 ‘클램프미터’는 전류가 흐를 때 주변에 생기는 자기장을 이용하여 전류 값을 나타내 주는 기구였다. 하지만 간편하고 빠르게 전류 값을 측정해 준다는 장점이 있는 반면에, 주변의 자기장으로 인해 오차가 많이 발생하여 전류계를 이용하였을 때보다는 정확한 값을 얻기에는 부족함이 있는 것은 사실 이였다. 역시 생각대로 실험값과 이론값 사이에 약간의 오차가 발생 하였다. 이는 저항 자체에 내부저항이 존재하는 것도 있겠으며, 도선부분에서도 우리가 실제 이론값을 계산할 경우에는 그 값이 너무 작아 무시해버리는 저항이 미세하게 존재하고 있기 때문인 이유도 있었다. 그리고 앞에서 언급하였듯이 주변의 자기장을 이용하여 전류 값을 측정하는 ‘클램프미터’ 실험기구의 부정확함도 오차의 이유 중 하나라고 볼 수 있다.
이런 이유로 해서 물론 약간의 오차는 있었지만 그 범위는 크지 않았으며, 실험 목적에 맞게 실험을 모두 마칠 수 있었다. 또한 당연한 결과처럼 알고 있었던 기초 전기 전자의 지식이 옳다는 것도 실험을 통하여 직접 눈으로 확인 할 수 있었던 기회였던 것 같다.
6. 실험후기
오늘의 실험은 오실로스코프의 조작법과 그래프를 읽는 방법에 과한 것이었다. 오실로스코프는 1학기 때 기초전기전자 시간에 조금 들은 것이 전부였다. 그리고 지난주 실험한 조가 실험기구를 태워먹고 실험하는데 애를 먹어 시간이 오래 걸렸다는 소식을 듣고 어려운 실험일 것이라고 생각하고 실험에 임했다.
전기실험은 항상 그렇듯이 안전을 중요시해야한다. 특히 이번실험은 전류가 흐르는 부분들이 밖으로 노출되어 있어서 더욱이 주의를 요했다. 자칫 잘못하면 바로 감전될 수 있기 때문이다.
교수님의 주의사항과 설명을 듣고, 기계 매뉴얼을 읽고 실험에 들어갔다. 막상 오실로스코프를 조작 할 때에는 큰 어려움 없이 실험 할 수 있었다. 조작하는 법도 쉬웠고, 그래프와 교류의 4대 정보를 한 눈에 볼 수 있었다. 그리고 오늘 실험에서 전류를 측정하는 장비 중 ‘클램프미터’라는 장비를 본 것이다. 전류가 흐를 때 주변의 자기장을 측정해서 전류를 계산해서 나타내는 장비이다. 이 장비를 보고 우리가 책에서 배운 자기장 이론을 응용해서 실제 장비로 만들었다는 것이 신기할 따름이었다.
우리가 생활 속에서 사용하고 있는 전원이 단지 220V라는 rms값인 것 밖에 알지 못했다. 그렇지만 이번 실험은 오실로스코프를 통해 우리가 사용하는 전기가 파형이sin파이고, 주파수가60Hz, 최대치 약311V라는 성질을 실제 눈으로 확인 할 수 있었다. 실험 때마다 느끼는 거지만 이론으로만 알고 있던 것을 실제로 경험하면서 더 많은 것을 배울 수 있는 것 같다.

키워드

실험5 오실로스코프를 이용한 교류정보(4가지) 측정,   오실로스코프,   교류정보,   측정,   동기회로,   실험