[일반물리학실험] (결과) 직류회로 : 여러 개의 저항체와 직류 전원으로 구성된 직렬회로와 병렬회로를 구성하고 회로의 각 지점에서의 전압과 전류를 측정하여 ohm의 법칙과 kirchhoff의 법칙을 확인

소개글

[일반물리학실험] (결과) 직류회로 : 여러 개의 저항체와 직류 전원으로 구성된 직렬회로와 병렬회로를 구성하고 회로의 각 지점에서의 전압과 전류를 측정하여 ohm의 법칙과 kirchhoff의 법칙을 확인에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목적

실험원리

실험기구 및 재료

실험방법



측정값

실험결과

결과에 대한 논의

결론

참고문헌 및 출처

질문 및 토의

본문내용

각 저항체들에 흐르는 전류를 구하기 위해서 Kirchhoff의 법칙으로 잘 알려진 법칙을 사용한다. 이법칙은 단지 전하 보존과 에너지 보존 법칙을 회로망에 적용한 것이다.
Kirchhoff 법칙은 다음과 같이 기술 될 수 있다.
·제1법칙 : 회로망 내의 한 접점에서 모든 전류의 합은 0이다.
·제2법칙 : 회로망 내의 임의의 닫힌 경로에서 모든 전위차의 합은 0이다.
실험 기구 및 재료
-직류 전원공급기, 멀티미터, 색저항 3개
실험 방법
-직렬회로
1. 직렬회로를 구성한다.
2. 직류 전원공급기의 전압 조정손잡이를 반시계 방향 끝까지 돌린 후 전원을 넣고 출력선을 회로에 연결한 다음 인가 전압 Vs를 1V가 되도록 조정손잡이를 돌린다.
3. 멀티미터로 저항 R1, R2, R3 양단의 전위차 V1, V2, V3와 전류 I를 측정 한다.
4. 전체전압 Vs를 1V씩 증가 시키면서 과정 3번을 반복한다.
5. 전원공급기의 출력선을 회로에서 분리한 후 멀티미터로 R1, R2, R3와 Rs를 측정한다.
6. 각 저항 양단의 전위차 대 전류 그래프를 그리고 최소제곱법을 이용해 R1, R2, R3와 Rs를 구한다.
7. 색코드의 저항값, 실험 저항값 그리고 멀티미터로 측정한 저항값을 비교한다.
-병렬회로
1. 병렬회로를 구성한다.
2. 직류 전원공급기의 전압조정손잡이를 반시계 방향 끝까지 돌린 후 출력선을 회로에 연결한 다음 인가 전압 Vp를 1V가 되도록 조정손잡이를 돌린다.
3. 멀티미터로 R1, R2, R3 양 단의 전위차 Vp와 각 저항에 흐르는 전류 I1, I2, I3와 전체 전류 I를 측정한다.
4. 전체전압 Vp를 1V 씩 증가 시키면서 과정 (4)를 반복한다.
5. 전원공급기의 출력선을 회로에서 분리한 후 멀티미터로 R1, R2, R3와 Rp를 측정한다.
6. 각 저항 양단의 전위차 대 전류 그래프를 그리고 최소제곱법을 이용해 R1, R2, R3와 Rp를 구한다.
7. 색코드의 저항값, 실험 저항값 그리고 멀티미터로 측정한 저항값을 비교한다.
측정값
1. 직렬 회로
색코드에 나타난 저항값
R1=(5700Ω)±5%R2=(1500Ω)±5%R3=(1000Ω)±5%
멀티미터로 측정한 저항값
R1= 5060ΩR2= 1470ΩR3= 970Ω
Vs
I
V1
V2
V3
0.5
0.08mA
0.366V
0.006V
0.007V
1.0
0.16mA
0.673V
0.202V
0.135V
1.5
0.20mA
1.011V
0.298V
0.201V
2.0
0.33mA
1.367V
0.398V
0.265V
2.5
0.39mA
1.935V
0.545V
0.393V
3.0
0.40mA
1.920V
0.586V
0.353V
3.5
0.57mA
2.400V
0.699V
0.426V
4.0
0.60mA
2.680V
0.766V
0.526V
4.5
0.73mA
2.870V
0.883V
0.565V
5.0
0.80mA
3.356V
0.979V
0.651V
2.병렬회로
색코드에 나타난 저항값
R1=(5700Ω)±5%R2=(1500Ω)±5%R3=(1000Ω)±5%
멀티미터로 측정한 저항값
R1= 5060ΩR2= 1470ΩR3= 970Ω
Vp
I
I1
I2
I3
0.5
0.99mA
0.10mA
0.36mA
0.54mA
1.0
1.659mA
0.200mA
0.613mA
0.963mA
1.5
2.443mA
0.297mA
0.976mA
1.420mA
2.0
3.244mA
0.396mA
1.298mA
1.890mA
2.5
4.62mA
0.48mA
1.67mA
2.51mA
3.0
5.64mA
0.59mA
2.03mA
3.03mA
3.5
6.54mA
0.69mA
2.37mA
3.55mA
4.0
7.32mA
0.77mA
2.66mA
3.97mA
4.5
8.25mA
0.87mA
2.99mA
4.48mA
5.0
9.16mA
0.97mA
3.32mA
4.99mA
실험결과
직렬회로
기울기는 저항값을 나타낸다. V/I = R
(x축단위 mA, y축단위 V)
병렬회로
기울기는 저항값을 나타낸다. V/I = R. (X축단위 mA, y축단위 V)
결과에 대한 논의
- 직렬회로에서 R1과R3의 그래프를 보면 중간에 값이 뚝 떨어지거나 일정한 곳이 있는데 그건 우리조가 측정값을 잘 못 확인했거나 탐침을 제대로 못찔러서 저런 값이 나온 것 같다.
실험을 할 때 우리 조는 우리 생각대로 직렬연결과 병렬연결을 했다가 실험을 다시 하는 일이 발생했었다.
확실하지 않은 것은 담당조교님에게 물어봐서 맞는지 확인하는게 실험을 정확하고 빨리 끝낼 수 있다.
결론
-각각의 그래프에서 기울기는 V/I로 저항 값을 나타낸다.
직선모양으로 나와야 하지만 어느 정도의 오차가 있기 때문에 직선 모양이 나오기는 힘들다.
병렬에서는 전압이 일정하기 때문에 그래프가 직선처럼 보이지만 값을 계산해보면 저항값은 일정하지가 않다.
참고문헌 및 출처
-일반물리학, Raymond A, serway. 일반물리학 교재편찬위원회.북스힐
질문 및 토의
1. 아날로그 전압계와 전류계의 구조와 원리를 찾아보고 전류계의 자체저항이 매우 작고, 전압계의 자체저항은 매우 커야하는 이유를 설명하시오.
-전류계는 직렬로 연결하는데 전류계의 저항이 커지면 전체 저항도 커 진다. 전압이 일정한데 저항이 크면 전류 값은 작아진다. 그래서 저항 값이 매우 작아야한다.
전압계는 병렬로 연결하는데 전압계의 저항 값이 작으면 전체 저항값도 작아진다. 전류가 일정한데 저항이 작아지면 전압이 커지게 되서 자체저항이 매우 커야 한다.
2. 멀티미터로 저항을 측정할 때 저항체를 회로에 연결한 상태에서 저항 값을 측정하면 올바른 값을 측정하지 못한다. 이유를 설명하시오.
-탐침으로 저항을 측정할 때 전기가 흐르면서 저항이 커지기 때문에 올바른 값을 계산 못 한다.
3. 회로를 어떻게 구성했는지 간단하게 그림을 그리고, 전압과 전류는 어떻게 측정 했는지 설명하시오.
-
4.저항의 직렬연결과 병렬연결에서 Rs와Rp를 kirchhoff 법칙을 써서 구하시오.
- 전류가 흐르는 방향은 한 군데이고 전부 양의 방향을 써서 직렬연결은 R1+R2+R3=Rs이고 병렬에서는 (1/R1)+(1/R2)+(1/R3)=1/Rp 이다.

키워드

직류회로,   직류,   일반물리학실험,   일반물리학실험결과보고서,   직류 회로,   ohm의 법,   결과보고서,   직류회로 결과,   kirchhoff의 법칙