전기저항 측정 - Wheatstone Bridge

본문내용

2.04
4
37.6
62.04
5
37.5
61.875
평균
37.6
62.04
횟수
Rk
l1
l2
l2 / l1
Rx
Rm과의 오차 %
1
700
46.2
54.054
1.17
819
0.1
2
46.3
54.171
3
46.3
54.171
4
46.2
54.054
5
46.2
54.054
평균
46.24
54.1008
횟수
Rk
l1
l2
l2 / l1
Rx
Rm과의 오차 %
1
1000
55.4
45.428
0.82
820
0.2
2
55.3
45.346
3
55.5
45.51
4
55.6
45.592
5
55.3
45.346
평균
55.42
45.4444
6. 질문사항/ 손가락질문
(1)저항의 색 코드(color code)를 보고 저항값을 어떻게 읽는지 알아봅시다.
(2)단면적이 A이고 길이가 L인 저항체의 저항이 5Ω이었다. 이 저항체를 체적은 같게 하고 길이를 2L로 늘렸을 때 저항 값은 어떻게 변하게 됩니까?
>> 저항은 길이에 정비례하며 단면적에는 반비례한다. 단면적이 같은 상태에서 길이를 두 배로 늘렸을 때, 저항값은 두 배로 늘어난다. 따라서 10Ω이 된다.
(3)검류계와 전류계는 어떤 차이가 있는지 알아봅시다.
>> 검류계는 전기의 유무, 전류의 흐름방향을 알 기 위한 측정기이기 때문에 전류계보다
감도를 높게 만들고, 전류가 흐르지 않는 경우 가운데를 지시하게끔 되어 있다.
>> 전류계는 흐르는 전류를 정확히 지시해야 하므로 단지 전류가 흐른다, 흐르지 않는다는
것보다 정확한 지시를 위해 정밀하게 만들었다.
(4)검류계의 작동원리를 알아봅시다. 왜 전류가 흐르면 바늘이 움직이게 됩니까?
>> 전류를 흘리면 코일에 전류가 흐르면서 코일은 전자석이 된다. 영구자석과 전자석의 자기력에 의해 코일은 회전을 하려고 하고, 바늘도 따라서 회전한다. 이 때 자기력과 용수철의 탄성력이 같아지는 위치에서 바늘이 멈추게 된다.
전류가 많이 흐르면, 코일의 자성이 커져 더 많이 회전하게 된다. 이렇게 하여 흐르는 전류량을 알아볼 수 있다. 만약 전류가 반대로 흐르면, 코일이 만드는 전자석의 극이 반대로 되어 반대방향으로 회전을 하게 된다.
☞회로를 연결하지 않은 상태에서 저항을 측정해야 하는 이유를 설명하시오
- 원하고자 하는 저항이 아닌 다른 저항 값이 나올 수 있다.
☞처음에 전류의 양을 작게 해야 하는 이유는 무엇이라고 합니까?
- 검류계는 민감하기 때문에 작은 전류가 흐르더라도 반응한다. 그런데 처음부터 큰 전류가 들어오게 되면 검류계 안의 스프링이 망가질 수 있기 때문이다.
8. 결과 및 토의(오차해석)
이번 실험에선 휘트스톤 브릿지에 전선을 연결한 뒤 접촉단자의 위치를 변화시켜 전선의 길이로 저항을 변화시킨 뒤 검류계에 흐르는 전류가 정확히 0이 되는 지점을 찾아 그 길이를 구하는 실험이었다. 실험에서 회로가 많아 설치하기 매우 까다로운 실험이었다. 이것 때문에 시간을 많이 소요했고 또, 어려웠던 점은 접촉단자를 변화시킬 때에 검류계의 값을 0으로 맞추기가 힘들었다.
또! Rm과의 오차도 오차범위 1%안쪽인 오차범위가 그나마 제일 큰 것도 0.8%라서 이번 실험은 대체로 잘한 것 같다. 대체적으로 l1은 5회 모두 비슷하여 계산하기도 편하였다.
미지저항을 구하는 다른 방법을 찾아보았는데 디지털 멀티미터 저항 스케일을 이용하여 직접적인 저항을 구할 수 있다고 한다. 하지만 정밀한 저항을 구하기위해선 휘트스톤브리지를 이용해야 한다. 휘트스톤 브리지는 미지의 저항을 알아내는 것인데 일상생활에는 어떻게 효율적으로 쓰이는지 궁금해서 찾아보았더니 사용의 예로는 배의 조타 장치가 있다. 선실에서 방향타를 돌리면 그와 비례해서 키를 돌려준다고 한다.

키워드

일반물리학 실험(북스힐) 전기저항 측정 - Wheatstone,   전기저항 측정,   휘트스톤 브리지,   휘트스톤 브리지 구조