기초회로실험 - 옴의 법칙(Ohms Law)

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본문내용

다. 이렇게 오차가 발생한 원인을 알아보자
※ 오차의 원인
① 실험에 사용된 3㏀의 저항에는 이미 최대 ±5%(금색 띠)의 오차가 있을 수 있다고 나와 있었으므로, 실제 저항 값은 최저 2.85kΩ에서 최대 3.15kΩ 일수도 있다는 뜻이 된다. 이 경우 정확히 1V의 전압을 걸었을 때 전류는 0.31mA ~ 0.35mA까지, 5V의 전압을 걸었을 때 1.58mA ~ 1.75mA까지도 나올 수 있다는 계산이 나오므로, 예상보다 약간 높거나 낮은 전류가 나오는 데에 저항의 오차가 원인이 되었을 가능성은 충분하다.
② 도선, 멀티미터 등의 미세 저항으로 오차의 발생 가능성이 있다. 전압이 작을수록 저항에 흐르는 전류도 적은데 이때 전선, 멀티미터 등의 미세 저항의 영향력이 크게 작용할 수 있다.
③ 멀티미터가 초기화되지 않아 오차의 발생 가능성이 있다. 아직 실험에 능숙하지 못해 실험 기기가 초기화 되어 있는지 확인하지 못하였다.
※ 오차의 개선방향
① => 저항을 사용 할 때에 가능하면 오차가 작은 저항을 사용하도록 한다 오차 표시 선에서 갈색이 표시되어있을 경우에는 오차를 1% 이내로 줄일 수 있을 것이다.
② => 저항은 다음과 같이 표현할 수 있다.
단면적에 반비례하고 길이에 비례 한다 도선에 존재하는 미세저항을 작게 하려면 도선의 길이를 짧게 하고 단면적이 큰 도선을 사용하도록 한다.
③ => 실험 전에 실험기기가 초기화 되어있는지 꼭 확인해 보고 실험을 수행하도록 한다.
- 저항-전류 실험에서의 오차
전압 V = 10[V]
저항[kΩ]
3
6
9
12
15
전류[mA]
3.28
1.69
1.12
0.84
0.67
6.81
10.01
10.07
10.09
10.11
전류[mA]의 이론값
3.33
1.37
1.11
0.83
0.67
오차[%]
-31.9
0.08
0.66
0.98
1.10
오차 = X 100 (%)
위의 식으로 오차를 구하였였는데 저항이 3 kΩ 일 때의 오차가 무려 30% 가 나올 정도로 큰 오차가 발생하였다. 저항이 6kΩ~ 15kΩ 일 때는 오차가 1% 정도로 유지된 것으로 보아 일시적으로 발생하는 오차의 원인이 실험에 영향을 준 것으로 생각할 수 있다. 오차의 원인과 개선방향을 살펴보자.
※ 오차의 원인
① 회로를 결선할 때 집게로 연결하는 연결부분이 완벽하게 고정된 상태에서 멀티미터로 측정하지 않고 손으로 고정시킨 상태에서 측정하였는데 손의 움직임에 따른 오차발생을 생각할 수 있다.
② 도선이 깨끗하게 정리된 상태에서 실험을 수행하지 않았기 때문에 도선이 금속 연결 부분에 닿아 오차에 영향을 주었을 수 있다.
※ 오차의 개선방향
① => 회로 결선 시에 여러 가지 회로 기구를 사용하여 완벽하게 측정할 수 있는 상태를 만들도록 노력한다.
② => 도선이 금속 부분에 닿지 않도록 정리된 상태에서 실험을 수행한다.
8. 감상
실험을 마치고 가장 아쉬운 것은 전압원이 출력하는 전압을 멀티미터로 측정해보지 않았다는 점이다. 실험당시 이 값을 기록해 두었다면 오차의 원인을 분석하는 데에 큰 도움이 되었을 것이다. 도선을 결선하는데 많은 어려움이 있었다. 전류를 측정 할 때에는 멀티미터를 직렬로 연결해서 측정해야 하는데 이 기초적인 사실을 잊고 병렬로 측정을 하는 실수도 하였다. 이때 short 표시에 붉은색 불이 들어오면서 놀라는 일이 많았다. 쉬운 실험이라고 생각되었는데 회로를 연결하는 과정에서 생소한 부분이 많아서 어려움을 겪었던 실험이었다. 하지만 실험결과는 예상에 크게 빗나가지 않은 결과를 얻을 수 있었다. 전체적으로 조금씩의 오차가 존재하지만, I=V/R라는 옴의 법칙을 확인하는 데에 큰 무리가 없을 정도의 작은 값이었다.

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