[결과 보고서] 실험 장비 및 도구 사용법

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[결과 보고서] 실험 장비 및 도구 사용법에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

1) 전원공급기로 DC 5V를 인가하고 이를 오실로스코프로 측정한다. 결과는 다음과 같다.
조금의 오차가 나긴 하지만 왼쪽의 사진과 같이 전원공급기로 공급한DC 5V를 오실로스코프로 측정하였다. 이때 주의해야 할 점은, 오실로스코프의 측정 모드를 DC 커플링 모드로 두어야 한다는 점이다. 오실로스코프는 두가지 형태의 측정 방법이 있는데 첫 번째는 교류만을 측정하는 AC 모드가 있고, 두 번째는 교류와 직류를 같이 측정하는 DC 커플링 모드가 있다. 그래서 측정을 할 때에는 필요에 따라 AC 모드와 DC 모드를 구분해서 사용해야한다.
2) 함수발생기의 출력을 첨두값 5V, 1KHz의 정현파를 인가한 후, 이 파형을 분석하는 것이 이번 실험의 목표이다. 위 파형을 만든후 이를 오실로스코프로 관측하면 다음과 같다.
첨두값 : 5V
첨두간값(peak to peak) : 10V
실효값 : 3.54V
주파수 : 1KHz
각주파수 : 314 rad/sec
주기 : 1ms
3) 교류 순시 전압, 순시 전류, 순시 전력 및 평균 전력 등을 logger Pro3 를 이용하여 측정해 보기 위하여 LabPro로 전압과 전류 파형을 컴퓨터로 받아 오기 위하여 회로를 구성하고 데이터를 받아오는 것이 이번 실험에서 해야 할 일이다.
따라서 다음과 같은 회로를 우선 구성하고, 이로부터 전압과 전류 파형을 컴퓨터로 받아온다.
4) logger pro 분석
Genarator 에도 내부 저항 50 이 존재하여서 load 쪽의 저항을 47 을 달아주니깐 load에 첨두전압 3V만 걸리는 것을 확인하였다. 이는 50 과 47 의 저항이 직렬로 연결되었기 때문에 전압 분배로 첨두전압 6V가 각각 3V씩 걸리기 때문이다. 그런데 우리조에서는 함수발생기의 내부저항에서 생기는 손실전력을 줄이고 load에서 발생하는 전력을 측정하기 위해 330 의 저항을 load에 달아서 실험교재에서 제시한 실험을 하였다. 실험을 마친 후 보다 큰 저항으로 실험을 했으면 내부저항에 의한 손실을 더 줄 일수 있었는데 하는 아쉬움이 남았다.
앞의 파형은 실제로 우리조가 330 의 저항을 load에 달아서 여기를 흐르는 전류와 이 load에 걸리는 전압을 측정한 결과이다. load가 저항이기 때문에 전류와 전압간의 위상차가 나지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
위의 그래프는 전압과 전력을 동시에 나타낸 그래프이다. 이를 자세히 보면, 전력 파형의 주기가 교류 전원의 주기보다 1/2 배임을 알 수 있고, 이는 곧 전력의 주파수가 전원의 주파수의 2배라는 것과 같은 말이다. 또 1/4 주기씩 교대로 증가와 감소를 반복함을 확인할 수 있다.
위에서 보이는 것처럼 한주기만을 적분하면 그 값이 0.3893 가 나오고, 이를 한주기만큼인 8.35 ms 로 다시 나눠어주면 평균전력값이 나온다. 원래의 전력 주기는 계산상으로 8.33ms가 나오므로 실제로 나눠준 값은 거의 오차가 없다고 봐도 무방하겠다. 그래서 이를 계산해 주면 평균전력은 (0.3893/8.35 =) 0.0466 W 가 나오고, 이는 순시전력의 첨두값의 1/2 값이다.
<결론>
앞으로의 원활한 실험을 위해, 멀티미터와 전원공급기, 함수발생기, 오실로스코프, LabPro 와 Logger Pro3 프로그램 등의 사용법을 익히기 위한 실험을 하였다. 멀티미터로 전류를 측정할 때에는 부하에 직렬, 전압을 측정할 때에는 부하에 병렬로 연결해야하는 기본적인 주의사항부터 시작하여, 함수발생기의 내부 저항이 50 이고 이를 감안하지 않으면 부하효과가 생길 수 있다는 점과 기술하기는 힘들지만 각각의 장비의 세부적인 사용법을 익히는 등 많은 것을 배우고 유익한 점이 많았던 실험이었다.
실험을 하면서 힘들었던 점은 교재의 내용이 너무 장황하게 서술식으로 쓰여져 있어서 실험 전에 꼼꼼하게 읽어 실험에 대해 숙지하고 있더라도 실험 당일 날 실험 내용에 대해서 또 확인해야 하는 일이 생기는데 이때 여러차례 읽다보면 시간을 많이 뺏기어 짧은 실험시간 동안에 많은 양의 실험을 하는데 있어서는 힘들었다. 뒷편의 실험교재 내용은 짧은 문장으로 지시하거나 좀 더 많은 그림이나 회로도 같은 것으로 실험자의 실험을 도울 수 있는 형태가 되었으면 하는 바람이다.
그리고 이번 실험은 간단한 내용이어서 모든 부분에서 잘 되었다고 자평하며, 한 가지 의문스러운 점은 마지막 실험에서 실험 설계자는 왜 내부저항과 비슷한 크기의 저항인 50을 load로 두어 부하효과가 생기는 실험을 설계하였을까 하는 점이다.

키워드

멀티미터,   오실로스코프,   실험 장비 사용법