일반물리학실험보고서-직류 회로

소개글

일반물리학실험보고서-직류 회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 질문 및 토의
10. 참고 문헌 및 출처

본문내용

항이 된다.
실험 1)
색코드()
15 ×
12 ×
10 ×
실험값()
1.520
1.214
1.012
멀티미터()
1.489
1.189
0.990
실험 2)
색코드()
15 ×
12 ×
10 ×
실험값()
1.494
1.196
1.478
멀티미터()
1.489
1.189
0.990
0.669
0.836
0.676
7. 결과에 대한 논의
실험 과정에 있어서 오차의 요인이 없었다면 멀티미터, 색코드, 실험값이 모두 일치했어야 한다. 실험결과에서 색코드, 실험값, 멀티미터를 통해 구한 값이 모두 다름을 보인다. 실제 저항 값은 색코드의 저항값이 실제값 이므로 이를 이용해 상대오차를 구해보았다.
실험① : 직렬연결
실험 1의 경우
1)색코드-실험값 상대오차
색코드()
15 ×
12 ×
10 ×
실험값()
1.520
1.214
1.012
상대오차
1.333%
1.167%
1.200%
2)색코드-멀티미터 상대오차
색코드()
15 ×
12 ×
10 ×
멀티미터()
1.489
1.189
0.990
상대오차
0.733%
0.917%
1.000%
실험② : 병렬회로
실험 2의 경우
1)색코드-실험값 상대오차
색코드()
15 ×
12 ×
10 ×
실험값()
1.494
1.196
1.478
상대오차
0.400%
0.333%
47.800%
2)색코드-멀티미터 상대오차
색코드()
15 ×
12 ×
10 ×
멀티미터()
1.489
1.189
0.990
상대오차
0.733%
0.917%
1.000%
각 표에서 실험②인 병렬연결부분에서 의 실험값과 색코드값의 상대오차를 제외한 모든 상대오차는 5% 미만이었다. 실험①과 실험②의 2)색코드-멀티미터 상대오차에서 오차가 발생하였다. 즉 멀티미터에도 저항이 존재하며 이 저항 때문에 오차가 발생하여 모든 실험의 측정값에서 상대오차가 발생했다고 생각할 수 있다.
한편, =2.500, =2.181 이 두 값의 차이가 0.319으로 작은 오차를 나타내었다.
8. 결론
이번 실험은 실험 자체도 매우 단순한 회로를 직접 만들어서 하는 실험이었다. 회로를 만드는 과정이 복잡했지만 회로만 이용한 실험이었기 때문에 오차 발생요인이 거의 없었다. 따라서 크게 검토할 부분이 없는 것 같았다. 최종적으로 색 코드를 이용하여 를 구했을 때는 직렬 : 3.7 병렬 : 0.4이 나왔다.
(k)
(k)
(k)
(k)
직렬회로 일 때
1.520
1.214
1.012
3.746
병렬회로 일 때
1.494
1.196
1.478
0.240
실험 1의 직렬회로의 경우, 색코드를 이용하여 구한 와 그래프를 이용하여구한 모두 거의 일치함을 보였다. 실험 1은 거의 문제가 없었지만 실험 2를 진행하는 과정에서 회로를 집게로 연결할 때 불편함이 있어 집지 않고 집게를 집어야 되는 부분에 대어서 를 측정하였는데 이 과정에서 측정값이 정확하지 않아 오차가 다른 값들에 비해 47.800%라는 큰 값이 나왔다.
이론에서 알아본 옴의 법칙과 키르히호프 법칙에 대하여 직접 저항에 직렬연결, 병렬연결을 했을 때 이론값이 일치함을 확인할 수 있는 실험이었다.
9. 질문 및 토의
아날로그 전압계와 전류계의 구조와 원리를 찾아보고 전류계의 자체 저항이 매우 작고 전압계의 자체 저항은 매우 커야하는 이유를 설명하라.
-전류계의 구조와 원리
전류의 세기를 직접 측정하는 방법으로 전류계를 이용할 수 있다. 전류계 내부에는 회전하기 쉽게 만든 자석이 코일 안에 들어 있고, 코일은 전류계의 눈금을 가리키는 바늘과 연결되어 있다. 전류가 코일을 통과하면 자석이 회전하는데 전류의 세기가 셀수록 자석이 회전하는 각도가 증가하고 코일에 연결된 바늘이 더 높은 숫자를 가리킨다. 전류계는 회로에 직렬로 연결해 사용한다. 매우 작은 전류도 감지할 수 있지만 전류계 자체에 내부 저항이 존재하기 때문에 정확한 전류의 세기를 측정하는 것이 어렵다.
-전압계의 구조와 원리
전압의 측정은 전압계를 이용한다. 전압계의 작동 원리는 전류계와 비슷하지만 전류계는 직렬로 연결하는 반면, 전압계는 내부 저항이 크고 회로에 병렬로 연결한다는 차이점이 있다. 전압계의 내부 저항이 크기 때문에 전압계에 흐르는 전류를 최소화할 수 있다. 만약 전압계의 내부 저항이 작아지면 전류가 많이 흘러 들어가므로 정확한 값을 측정하기 어려워지는 단점이 있다. 또한 직렬로 연결할 경우 저항에 따라 전압이 변동되므로 병렬로 연결한다.
-전류계의 자체 저항이 매우 작고 전압계의 자체 저항은 매우 커야하는 이유
병렬회로에서 전압은 일정하고 직류회로에서 전류가 일정하다. 따라서 전압계를 연결할 때는 병렬로 연결해야 하고 전류계는 직렬로 측정해야 한다. 전압계의 내부 저항이 큰 것은 전압계를 병렬로 연결할 때 전압계에 흐르는 전류를 작게 해야지 회로에 영향을 미치지 않고 정확한 값을 측정할 수 있기 때문이다. 따라서 이상적인 전압계는 내부 저항이 무한해야 한다. 반대로 전류계는 직렬로 연결되기 때문에 전류계에서의 전압 강하량이 없어야만 측정하고자 하는 회로에 영향을 미치지 않는다. 따라서 전류계의 내부저항은 작을수록 좋고 이상적인 전류계는 내부저항이 0이 되어야 한다.
멀티미터로 저항을 측정할 때, 저항체를 회로에 연결한 상태에서 저항값을 측정하면 올바른 값을 측정하지 못하는 경우가 많다. 그 이유를 설명하라.
저항을 측정할 때는 회로에서 분리하여 저항 단독으로 연결해야 한다. 회로에서 연결된 상태로 저항에 전압이 걸려 전류가 흐르고 있을 때, 멀티미터의 프로브를 연결하면 멀티미터의 전압인가와 외부 회로 전압인가가 중복되어 정확한 측정이 불가능하다. 회로에 연결된 저항은 전원이 없어 동작하지 않더라도 다른 부품이 저항치(다른 저항과 병렬 동작)를 갖기 때문에 회로에 연결된 상태로 저항을 측정하면 정확하지 않다.
10. 참고사이트, 참고문헌 및 출처
1.일반물리학 실험실
2.일반 물리학 실험(제4판)
페이지/p.205~209(ch22. 직류 회로)
저자/대학교 물리학교편찬위원회
펴낸 곳/청문각
3.위키백과 : 멀티미터_저항측정
4.다음 블로그 : 직류회로
5.교육부 공식 블로그 : http://if-blog.tistory.com/5339

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