키르히호프(Kirchhoff)의 법칙

목차

1 실험목적
2 원리
2.1 옴의 법칙(Ohm's Law)
2.2 저항 직렬회로
2.3 저항 병렬회로
2.4 키르히호프의 법칙
2.4.1 키르히호프의 전류 법칙(KCL)
2.4.2 키르히호프의 전압 법칙(KVL)
3 필요부품 및 계기
4 실험 방법 및 결과
4.1 저항직렬회로
4.2 저항병렬회로
4.3 키르히호프의 법칙

본문내용

25
5,442.5
5,775
(3) 각 조합에 대한 실험결과표 2에서의 측정값을 실험결과표 3의 계산된 값 값과 비교하면 어떠한 차이가 있는가? 있다면 그 차이를 설명하라.
실험결과2(측정값)
실험결과3(계산값)
오차(%)
5442.5
5487
0.8110
3691.3
3719
0.7448
2969.5
3000
1.0167
4781
4838
1.1782
-회로구성시 사용되는 기판의 연결부분의 영향으로 회로구성후 계산된
값의 합성저항값이 더 크게 나왔으며 각 측정시 발생한 측정오차의
영향도 있었을것으로 생각된다.
(4)직렬회로에서 전류를 측정하기 위해선 회로 내의 어느 점에서 회로를 끊어야 하는가?
- 전류계가 직렬로 연결만 된다면 어느곳에서나 전류의 값은 허용오차
범위내에서 일정할것이기 때문에 어느곳을 끊어도 상관없다.
(5) 그림 2.6의 회로에서 의 위치를 바꾸었을 때 조합 1의 총 저항 의 값에 만일 영향이 있다면 어떤 영향을 미치는가?
- 위치를 바꾸더라도 합성저항값은 허용오차 범위내에서 일정할것이다.
5.2 저항 병렬회로
(1)병렬회로에서의 합성저항 를 구하는 공식은?
-
(2) 그림 2.8의 회로에서 측정한 의 값을 계산 값과 비교하라.
의 계산치[Ω]
허용오차(-5%)
의 측정치[Ω]
허용오차(+5%)
776.47
737.65
778.4
815.29
1320
1254
1305.3
1386
628.57
597.14
621.5
660
1166.07
1107.77
1153.5
1224.37
- 의 측정값은 허용오차 % 범위안에 들어가며 첫 번째 경우를
제외하고 측정값이 계산값보다 작게 측정됐다.
(3)병렬회로에서 합성저항을 구할 수 있는 두 가지 방법은 각각 어떤 것인가?
- 여러개로 연결된 저항의 양단에서 한번에 합성저항을 측정한다
- 각저항에 걸리는 전류측정값과 인가전압을 이용하여 계산된 각각의
저항값을 공식에 대입하여 합성저항을 구한다
(4)그림 2.8의 회로에 있어서 에만 흐르는 전류를 측정하려면 전류계를 어떻게 연결해야 하는가?
- 에 흐르는 전류를 측정하려면, A점 혹은 B점을 단락시킨 후에
전류계를 직렬로 연결하여 전류를 측정 할 수 있다. 마찬가지로 에
흐르는 전류를 측정하려면 D점 혹은 C점을 단락시킨 후에 전류계를
연결하여 측정하면 된다.
(5) 2개나 3개 이상의 같은 값의 저항이 병렬로 연결되어 있을 경우의 합성저항을 계산하는 편리한 방법을 구하라.
(동일저항값의 개수 : n)
(6)그림 2.9의 회로에서 을 통하는 전류를 전류계 없이 알아낼 수 있다면 그 방법을 설명하라.
- 저항값이 주어진다면 병렬저항에 걸리는 전압은 일정하므로
전류값을 구해낼수 있다.
(7)병렬회로에서 각 분기점에 흐르는 전류의 총합은 무엇을 의미하는가?
- 회로에 흐르는 전체전류() = 각분기점에 흐르는 전류
(8)그림 2.8의 회로에서 의 값을 측정할 수 있는 방법에 대해 자세히 설명하라.
- 전원을 제거하고 G와 F점에 저항계를 병렬로 연결하여 측정한다.
- Y와 X에 임의의 인가전압을 걸어주고 전류를 측정하여 옴의 법칙
으로부터 의 값을 구할 수 있다.
(9) 그림 2.9의 회로에 있어 합성저항 에 의한 Watt수는 얼마가 되는가?
P=0.06946(W)
5.3 키르히호프의 법칙
(1)실험결과표 8의 의 합을 측정된 값 와 비교했을 때 어떠한가? 그 차이가 있으면 설명하라.
오차(%)
19
18.97
0.0158
- 직렬회로이기 때문에 전류가 일정하고, 각저항양단의 전압은 각각
다르다. 실제 각저항양단에 걸리는 전압의 합과 회로에 가한 전압은
미세한 차이를 보였으며 측정시 오차 또는 기판의 연결선의 저항으
로 인해 전압이 작게 나온 것으로 보인다.
(2)그림 2.10에서 전원전압이 일 때 합성저항 를 계산하라.
(3)다음에 대해 답하시오.
① 옴의 법칙을 이용하여 그림 2.11의 회로내의 합성전류 를 계산하라.
=2234.41(Ω) 이다.
② 이 계산된 값 를 [표 2.10]의 측정된 값과 비교하여 차이가 있으면 설명하라.
계산값
측정값
8.91mA
8.928mA
- 측정값이 계산값보다 조금 크게나왔고 발생한 오차는 측정시 발생
한 오차로 생각된다
(4)다음에 대해 답하시오.
①실험결과표 10의 측정 전류치로서 각저항의 양단전압강하 을 계산하라.
12.71(V)
8.283(V)
4.518(V)
12.90(V)
4.193(V)
2.945(V)
② 위 ①의 값을 실험결과표 9에서 측정된 값과 비교하여 차이가 있다면 이를 설명하라.
계산값(V)
측정값(V)
오차(%)
12.71
12.79
0.625
8.238
8.25
1.454
4.518
4.54
0.484
12.90
12.79
0.860
4.193
4.22
0.639
2.945
2.90
1.528
- 계산값보다 측정값이 , 를 제외하고는 모두 크게 나왔다.
이는 각단계 측정시 발생한 측정오차로 인한 결과로 생각된다.
(5)다음에 대해 답하시오.
① 실험결과표 10에서 의 합계는 무엇을 뜻하는가?
- 회로에 걸리는 전체전류
② A점과 B점에서 측정한 의 값과 ①에서의 값과 비교하여 보라
A점에서의
의 합계
B점에서의
8.924
8.949
8.928
(6)그림 2.11와 실험결과표 9에서 어느 전압의 합이 인가전압 에 해당되는가?
- 각 병렬저항에 걸리는 전압은 일정하므로
(A-B사이의 저항에 걸리는 전압) +(에 걸리는 전압)
+ (에 걸리는 전압) = (인가전압 E)
(7)전류 및 전압에 대한 키르히호프 제 1, 2법칙을 설명하라.
- 키르히호프의 전류 법칙(KCL)
여러 개의 회로가 임의의 한 점에서 만날 때 이 점에 흘러 들어오는
전류와 그 점에서 흘러 나가는 전류의 대수합은 0이다.
이 된다. 즉 키르히호프의 전류 법칙은 다음과 같이 간단히 표현된다.
- 키르히호프의 전압 법칙(KVL)
임의의 폐회로를 따라 일정한 방향으로 일주하면서 취한 기전력의
대수합은 그 폐회로의 저항에 생기는 전압 강하의 대수합과 같다.
이 된다. 또 각 폐회로에 전압 법칙을 적용하면 폐회로 Ⅰ에서
이 되고, 폐회로 Ⅱ에서는
가 된다. 즉 키르히호프의 전압 법칙은 다음과 같이 간단히 표현된다.

키워드

키르히호프,   공학실험,   Kirchhoff