[기초회로실험] 테브닌-노턴(Thevenin & Norton 정리)정리

소개글

[기초회로실험] 테브닌-노턴(Thevenin & Norton 정리)정리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

없음

본문내용

오차
측정값
이론값
=100Ω
3.468 mA
3.415 mA
1.552%
=220Ω
2.913 mA
2.853 mA
2.103%
=240Ω
2.841 mA
2.777 mA
2.305%
=4.7㏀
0.410 mA
0.400 mA
2.500%
가변저항의 값이 커질수록 값은 작아지는 것을 확인 할 수 있다. 이는 저항의 연결 상태가 병렬로 연결되어 있기 때문에 병렬로 연결된 부분의 저항이 커질수록 그 부분으로 흘러들어가는 전류 값이 작아지는 것으로 볼 수 있다. 저항의 연결 상태는 로 볼 수 있다.측정값과 이론값이 매우 유사했지만 이론값보다 측정값이 모든 가변 저항값에서 큰 것을 확인 할 수 있다. 이는 일정한 오차의 요소가 실험 결과에 계속 작용했다고 생각할 수 있다. 오차의 원인에서 그 원인을 알아보자.
=> 단자 a와 b에 단락용 도선을 연결하고, 단락회로 a-b점 사이에 흐르는 전류를 측정하라.
단락시키면 저항 로는 전류가 흐르지 않는다.
= = 6 / 1470 = 0.00408mA => 4.08mA
=> 단락용 도선과 전원을 제거 한 후 총 저항 을 구하라.
저항의 연결 상태 :
= 508.09Ω
=> Norton 등가회로를 결선하고 부하저항 에 흐르는 전류 를 측정하였다.
(전류원에 해당되는 시험 장비가 없어서 전류원을 다음과 같은 식을 통하여 전압원으로 대체하였다. )
< Norton 정리 측정>
오차
측정값
이론값
=100Ω
342.9mV
3.495mA
3.408mA
2.553%
=220Ω
630.2mV
2.878mA
2.847mA
1.089%
=240Ω
672.1mV
2.802mA
2.770mA
1.155%
=4.7㏀
1884.2mV
0.405mA
0.397mA
2.015%
Norton 등가회로 에서는 전류원 1개가 존재하고 가변저항과 Norton 등가저항이 병렬로 연결된 형태이다. 그러므로 가변저항에 걸리는 전류값을 전류분배를 이용하면 쉽게 구할 수 있다. 이론값 뿐만 아니라 과 의 측정값 역시 매우 유사한 값이 나옴을 알 수 있고 그 결과 저항에 따른 전류의 변화도 매우 유사하게 나와 그래프도 역시 매우 비슷한 모양이다. 겉으로 보면 전압원이 전류원 으로 바뀌고 전류분배가 이루어지는 모습이다. Thevenin 정리 실험과 마찬가지로 어느정도 오차가 발생했지만 이값은 식의 오류라기보다는 실험에서 발생한 오차로 볼 수 있다. 또한 역시 측정값이 이론값보다 약간 더 큰 값이 나오는 것을 볼 수 있다. Norton 등가회로의 관점에서 회의 실험결과를 살펴보면 저항 과 이 병렬로 연결된 회로이기 때문에 가변저항 이 커지면 커질수록 그 쪽 경로로 흘러들어가는 전류값은 작아져 저항이 증가하면 값은 작아진다.
=> Norton 정리의 성립 확인
< 와 의 비교>
측정값
오차
=100Ω
3.495mA
3.468mA
0.77%
=220Ω
2.878mA
2.913mA
-1.21%
=240Ω
2.802mA
2.841mA
-1.39%
=4.7㏀
0.405mA
0.410mA
-1.23%
실험에서 구한 측정값들로부터 Norton 정리가 성립함을 확인 할 수 있다. 전류값 와 이 매우 유사한 값이 나왔다. 역시 오차가 발생하기는 했지만 실험에서 발생할 수 있는 오차수준으로 볼 수 있고 이렇게 나타난 오차를 오차의 원인에서 살펴보도록 할 것이다.
8. 오차의 원인과 개선방향
- Thevenin 정리 실험에서의 오차
※오차의 원인
① 저항에 표시된 오차범위
일반적으로 저항기에 표시된 오차를 나타내는 부분에는 금색이 표시되어있었다. 즉 5% 정도의 오차가 있을 수 있음을 보여준다. 5% 정도의 오차를 허용한다면 각저항의 허용범위는 아래의 표와 같다.
470
1k
2.2k
4.7k
최대허용오차
493.5
1.05
2.3k
4.9k
최소허용오차
446.5
0.95
2.1k
4.5k
그 결과 소자들에 걸리는 전압값이나 전류값도 역시 5% 정도의 오차가 있을 수 있음을 확인할 수 있고 어느 정도 일정한 오차값을 가지는 저항기를 추가적으로 연결하면 5% 이상의 더 큰 오차도 발생할 수 있다.
② Power Supply 의 전압공급 문제
이번 실험에서 오차에 가장 큰 영향력을 행사한 오차의 원인아라고 생각된다. 측정된 전압값을 살펴보면 대부분의 실험에서 이론값보다 약간씩 큰 값을 가지는 것을 볼 수 있다. 이는 실제 power supply에서 지정해준 전압값 보다 더 큰 전압을 공급해줬다고 생각할 수 있다. 전류값도 역시 측정값이 이론값보다 크게 기록되었는데 전류는 전압에 비례하므로 이 역시 과잉전압공급에 기인한 것으로 보인다.
③ 가변저항 의 정확도
가변저항을 조절하는 과정에서 매우 민감하게 저항값이 변하여 정확하게 값을 조절하지 못하고 약간의 오차를 발생시키고 실험을 진행시켰다. 이 때문에 큰 오차를 발생시키지 않는 범위에서 오차의 원인으로 작용했다.
※오차 개선 방향
① => 저항기의 오차 표시란에 표시되어있는 선의 색깔이 금색보다는 갈색이나 흑색이 들어간 저항기를 사용하여 저항의 오차를 1%~2% 정도로 줄이도록 한다.
② => 본격적인 실험을 하기 전에 매우 간단한 회로를 결선한 다음 Power Supply 가 실제로는 어느 정도의 오차를 가지고 전압을 공급해주는지 확인한 다음 그 값에 맞게 저압을 약간 높게 흘려보내준다든지 약간 낮게 흘려보내준다든지 하는 보정 작업을 수행한다.
③ => 수동 가변저항기는 조절하는데 있어 많은 어려움이 있는 것이 사실이므로 디지털가변저항기를 이용하여 실험을 진행시켜보거나 고정저항기들을 이용하여 저항값을 바꾸는 방법으로 실험을 진행한다.
9. 감상
나의 입장에서는 상당히 어려운 실험이었다. 회로이론1을 지난학기에 개인적인 사정으로 수강하지 못하여 이론적으로 확실하지 못한 상태에서 실험에 임했기 때문이다. 하지만 예비보고서를 작성하면서 전체적인 흐름을 파악하고 이번 결과보고서를 작성하면서 확실하게 Thevenin 정리와 Norton 정리를 익힐 수 있었고 실험으로 확인할 수 있었다. 아쉬운 점이 있다면 전류원이 없어 Norton 정리 실험은 몸으로 직접 와 닿는 실험을 하지 못하였다. 전압원 으로 대체하여 실험했지만 단순한 옴의 법칙에 불과했다.

키워드

[기초회로실험],   테브닌,   노턴(Thevenin & Norton 정리)정리,   Thevenin & Norton 정리