[전기실험] 전류, 전압측정, 옴의법칙에 대해서

목차

1.디지털 멀티미터(DMM)의 사용법을 익힌다.(저항, 전류, 전압측정)
2.전원 공급 장치의 사용법을 익힌다.
3.각종 저항기의 저항 값을 측정한다.
4.오옴의 법칙 확인
5. 결과 및 토의

본문내용

의 승수를 나타낸다. 네 번째 색 띠에는 금색(5%), 은색(10%) 또는 색이 없(20%)을 수 있는데 이것은 저항의 오차율을 나타낸다. 예를 들어 색 띠가 빨-검-갈-금 이라면 20×10(±5%)이다. 이렇게 계산한 저항 값과 DMM으로 측정한 저항값을 비교하면 약간의 오차가 있지만 비슷한 값을 나타낸다.
가변저항은 고유의 최대 저항을 가지고 있다. 가변저항의 세 개의 다리가 있다. 양 끝의 두 다리를 연결하면 가변저항의 최대 을 같지만, 양 끝 중 한 다리와 중간 다리를 연결하면 최대 저항값보다 작은 미지의 저항값을 같게 된다. 이를 조절할려면 가변저항의 뒤의 손잡이를 회전 시켜 원하는 값을 맞추면 된다. 가변저항의 세 다리 사이의 두 구간 저항의 관계는 두 구간의 저항 합은 가변저항의 최대 저항이다.
네 번째는 전압과 저항의 값들을 바꿔가면서 그때의 전류의 값을 측정한다. 측정한 전류의 값으로 식에 대입해서 계산 R값을 구한다. 계산 R값과 저항의 고유 R값을 비교해서 오차를 알 수 있다. 그리고 전류도 저항의 주어진 고유 값 말고 DMM으로 측정한 저항 값을 식에 대입해서 계산 I와 측정 I를 비교해서 오차를 알 수 있다.
그렇게 구한 값들을 보면, 같은 5V의 전압에서 저항 1KΩ과 100KΩ의 전류는 각각 5.001mA와 0.052mA이다. 그리고 같은 저항 1KΩ에서 전압 5V와 10V의 전류는 각각 5.001mA와 9.989mA이다. 정리하면 전압이 같을 때 저항이 크면 전류는 작고 저항이 작으면 전류는 크고(전류는 저항과 반비례), 저항이 같을 때 전압이 크면 전류도 크고 전압이 작으면 전류도 작다(전류와 저항은 비례)이다.
일정한 저항 1KΩ에다가 가변전원을 설치해 0V~10V로 변화시켜 그때 도선에 흐르는 전류 값을 측정하여,에 대입하여 구한 계산 전류와 비교해보면 미세한 오차율은 있지만 유사한 값을 갖는다. 앞에서 전류를 이용하여 그린 그래프를 보면 그 그래프는 나타낸다. 이로 그래프의 기울기는 저항의 역수이고 기울기가 완만해지면 저항이 크고 기울기가 가파르면 저항이 작다는 것을 알 수 있을 것이다. 기울기가 일정하다는 것은 저항을 바꾸지 않고 일정한 값을 두었다는 것을 나타낸다. 그리고 전압이 커질수록 전류도 커지기 때문에 전압과 전류는 비례관계이다. 두 개의 그래프를 비교해보면 측정한 전류 값을 썼을 때는 계산한 전류의 값을 썼을 때보다 바르지 못하는 걸 알 수 있다. 오차가 발생하였기 때문이다.
오차가 생긴 이유 생각해 본다면, 먼저 DMM 내부에 저항이 있기 때문에 전체 저항이 실제 저항 보다 더 컸다. 전원장치에 전압을 설정할 때 소수 점 셋째 자리까지는 무시했기 때문이다. 또한 저항에서도 오차율 있고, 구리 도선 내에서도 미세하게나마 전자의 흐름을 방해하고, 브레드보드판 내의 도선의 저항성이 있다. 실험 날의 날씨가 습했다면 그 이유로 인해 측정값이 정확하지 않았을 것이다.
(도선내의 저항, DMM의 내부저항, 저항의 오차, 브레드보드판 내의 도선의 저항성, Power Supply 기기자체의 오차)
실험을 통해 알게 된 옴의 법칙에 대해 정리하면,
로 나타낼 수 있다. 저항이 일정할 때 전압을 가변을 하게 되면 전체 회로에 흐르는 전류는 전압에 따라 증가하게 된다. 또한 전압이 일정할 때 저항의 크기를 가변시키면 저항이 커질수록 전류는 작아짐을 확인 할 수 있다. 이러한 내용을 실험을 통해 확인해 보았고, 그래프를 직접 그려봄으로써 옴의 법칙을 좀 더 쉽게 이해할 수 있었다.
이번 실험을 통해 많은 내용을 배울 수 있는 계기가 되었고, 책으로만 배우던 내용을 직접 회로를 구성하고 측정함으로써 이해하는데 많은 도움을 얻었다.

키워드

전기실험,   전류,   전압측정,   옴의법칙,   저항,   멀티미터,   DM