[전기회로] 멀티미터 사용법과 옴의 법칙 (실습 예비 + 결과 보고서)

목차

멀티미터 사용법과 옴의 법칙

< 전기회로 및 실습 예비 + 결과 보고서 >


1. 실습 목표

2. 실습 관련 이론
① 브레드 보드 (사용법)
② 멀티미터 (사용법)
③ 저항 읽기
④ 전류계, 전압계
⑤ 옴의 법칙

3. 실습 도구

4. 실습 방법

5. 생각해볼 문제

6.결과보고서 포함 서식


고찰

본문내용

전류가 같다. 그러므로 각각의 부하에 걸리는 전압이 전기저항에 비례한다. 병렬회로에서는 부하에 걸리는 전압이 같으므로, 각각의 부하에 흐르는 전류가 전기저항에 반비례한다. 예를 들어, 직렬회로에 흐르는 전류가 10A라면 5Ω의 저항의 양 끝에 걸린 전압은 50V다. 10Ω의 저항에는 100V의 전압이 걸린다. 병렬회로에서 전압이 100V라면, 10Ω의 저항에 흐르는 전류는 10A고, 20Ω의 저항에는 5A의 전류가 통과한다.
V = IR
⑥ 기본적인 전자전기 회로도 및 기호
: 직류전압원 : 교류전압원 : 콘덴서 : 기준전압 : 고정저항 : 배선접속 :배선비접속
3. 실습 도구
: 직류전원 공급 장치, 멀티미터, 브레드 보드, 저항, 접속선 등
4. 실습 방법
① 브레드 보드의 사용방법을 익힌다.
② 임의로 고른 저항 5개를 읽는다.
③ 멀티미터를 사용하여 저항 값을 다시 읽는다.
④ ②, ③의 결과를 표1에 작성한다.
⑤ 직류 전원 공급 장치에 전원을 인가하여 그림 1처럼 회로를 구성한 후에 옴의 법칙을 확인한다. 이 때 입력 전압의 크기를 점점 증가 시키면서, 저항을 바꿔가면서 표 2와 3을 작성한다.
5. 생각해볼 문제
① 표 1에서와 같이 저항 값이 저항의 띠색이 나타내는 수치만큼 측정되는지 오차를 계산해 보고, 허용범위 내에 있는지를 확인한다.
② 전류계에는 내부 저항이 존재한다. 표 2, 3의 결과를 이용하여 내부 저항을 계산해 보고, 내부 저항이 결과에 미치는 영향을 설명한다.
6.결과보고서 포함 서식
저항
저항 띠색
크기 [Ω]
멀티미터 측정치
1
2
3
4
1회
2회
3회
평균
1
갈
흑
황
금
100,000Ω
100
kΩ
100.4kΩ
100.3kΩ
100.23kΩ
2
갈
흑
주황
금
10,000Ω
9.98kΩ
9.99kΩ
9.98kΩ
9.983kΩ
3
황
보
갈
금
470Ω
0.466kΩ
0.466kΩ
0.466kΩ
0.466kΩ
4
초
파
주
금
56,000Ω
55.7
kΩ
55.8
kΩ
55.7
kΩ
55.73kΩ
5
적
검
적
금
2,000Ω
1.998kΩ
1.997kΩ
1.999kΩ
1.998kΩ
전압
크기 [V]
전압 측정치
전류 측정치
1
2
3
평균
1회
2회
3회
평균
1
1.2
1.198
1.198
1.197
1.1973
0.61mA
0.61mA
0.62mA
0.613mA
2
3.7
3.727
3.718
3.71
3.71
1.85mA
1.85mA
1.85mA
1.85mA
3
5
4.99
5.03
5.01
5.01
2.53mA
2.55mA
2.54mA
2.54mA
4
9
8.97
8.97
8.97
8.97
4.49mA
4.50mA
4.50mA
4.496mA
5
12
11.90
11.90
11.91
11.903
6.00mA
6.01mA
6.00mA
6.003mA
5V
10V
저항
크기[Ω]
전류 측정치
저항
크기[Ω]
전류 측정치
1
2
3
평균
1
2
3
평균
1
100,000Ω
49.8μA
49.9μA
49.9μA
49.83μA
1
100,000Ω
99.7μA
99.7μA
99.8μA
99.73μA
2
10,000Ω
0.5
mA
0.49mA
0.47mA
0.486mA
2
10,000Ω
1.01
mA
1.00
mA
1.01
mA
1.006
mA
3
470Ω
10.62
mA
10.63
mA
10.64
mA
10.63
mA
3
470Ω
21.27
mA
21.30
mA
21.29
mA
21.28
mA
4
56,000Ω
88.6μA
88.4μA
88.6μA
88.53μA
4
56,000Ω
177.7μA
177.8μA
177.7μA
177.73μA
5
2,000Ω
2.53
mA
2.53
mA
2.53
mA
2.53
mA
5
2,000Ω
5.1
mA
5.0
mA
5.1
mA
5.03
mA
고찰
브레드 보드와 멀티미터를 통한 실험을 하고서 각 전압과, 전류, 그리고 저항에 따라 달라지는 값을 알 수 있었다. 일반적으로 옴의 법칙을(V=IR) 사용하면 정확한 값을 구할 수 있지만, 멀티미터를 사용한 실험을 통한 측정은 5% 정도 이내의 오차가 발생했다. 우리조가 선택한 저항5개 모두 금색으로 끝나는 저항들로, 마지막 색인 금색은 오차범위 ± 5에 해당하는 색깔이다. 처음 100,000Ω의 저항을 멀티미터에 측정했을 때 100kΩ이 측정되어 오차가 생기지 않을 것처럼 보였지만, 2번, 3번의 측정을 통해 정확한 값이 측정할 때 마다 값이 달라지는 것을 알 수 있었으며, 역시 오차 범위 안에서 오차가 나옴을 알 수 있었다. 이런 오차가 발생하는 원인은 계측기 내의 부품이나 온도 변화 등에 인해 발생한다. 오차에는 그 종류가 많은데 0점이 되지 않고 항상 약간의 전압이 틀린 offset 오차라든지, gain(이득)오차, linear(직선성)오차 등이 있다. 위의 경우 사실 멀티미터기의 오차인지 power supply에 부착된 미터기의 오차인지는 확인할 수 없게 된다. 결국 좀 더 고가의 정밀한 계측기로 측정해 봐야 어느 쪽 오차인지 알 수 있다. 이와 같은 오차발생은 대부분 내부 부품의 오차이다.
실험을 하다 멀티미터가 고장이 나는 경우가 각 조마다 있었는데 장비의 노후화 문제도 있지만, 단위를 잘못해서 측정했을 경우 고장의 원인이 되기도 한다. 실험에서 단위를 모를 경우 큰 범위부터 측정을 했는데 저항 측정 자체는 미세한 전류를 가하여 나오는 전압을 측정하는 것이다. 요즘은 auto-ranging이 되는 경우가 많은데, auto-ranging이 안 되는 경우, 저항 측정을 작은 범위부터 하는 경우, 전압이 작을 것으로 생각하기 때문에 측정하려는 전압을 증폭해서 측정을 하게 된다. 그런데 증폭된 전압이 크면 장비의 손상이 갈 수 있게 된다. 그래서 초기에 큰 저항을 가정하고 범위를 줄여가는 것이다.
실험 장비가 몇 대없고 장비가 노후해 실험을 하는데 약간의 지장은 있었지만 이론을 통해서만 알고 있던 옴에 법칙을 실제 브레드 보드 판에 설계해보고 멀티미터 장비를 통해 전압, 저항, 저항을 측정하면서 오차는 존재했지만, 전구나 전자기기 등 실생활 전반에 걸쳐 사용되는 제품 등에 옴의 법칙이 사용되는 것을 실험과 조사를 통해 확장되게 알 수 있었다.

키워드

멀티미터,   멀티미터 사용법,   옴의 법칙,   브레드 보드,   예비 보고서,   실습,   옴,   전기회로,   결과 보고서