휘스톤브리지

목차

Ⅰ. Introduction
1. Purpose
2. Theoretical Background

Ⅱ. 실험 결과
1. 휘트스톤 브리지
2. 습동저항의 비저항

Ⅲ. 자료분석 및 오차분석

Ⅳ. 결론 및 고찰

본문내용

Ⅰ. Introduction

1-1. Purpose
옴의 법칙에 의해 저항은 길이에 비례한다. 이를 이용한 습동저항을 휘트스톤 브리지에 연결하여 습동저항 양단의 길이비를 통해 기지 저항에 대한 미지저항의 비를 구한다.
또한, 이렇게 얻어낸 미지저항을 저항의 색상코드와 멀티미터를 통해 얻은 실제 저항값과 비교한다.

1-2. Theoretical Background
1) 옴의 법칙
옴의 법칙은 회로상의 두 노드 사이에서 형성되는 전위차와 전류와 저항의 비에 관한 법칙이다. 이는 미시적으로 다음과 같다.
J=σE-(1)
이때 J는 전류밀도이며 σ는 전기전도율로 비저항 ρ에 대해 ρ=1/σ가 성립한다.
어떤 길이 L, 단면적 A인 저항체에 대해서 R= V/i로 정의한다면
ρ= E/J=(V\/L)/(i\/A)=RA/L
∴R=ρL/A-(2)
이 성립한다.
2) 키르히호프 법칙과 휘트스톤 브리지
키르히호프의 법칙은 분기점 법칙(KJR)과 루프의 법칙(KLR)이 있다.
KJR에 의해 어떤 분기점에서 들어온 전류의 양과 나간 전류의 양의 합은 0이다. 또한 KLR에 의해 어떤 폐 루프에서 전압의 합은 0이다.
휘트스톤 브리지는 저항을 정확하게 측정하기 위하여 개발된 저항계로 키르히호프 법칙을 이용하면 미지 저항과 기지저항의 비를 알 수 있다. 이 실험에서는 평형 휘트스톤 브리지를 사용한다.

< 중 략 >

실험 계획
이번 실험에서는 식 (4)를 검증하는 것을 목표로 한다. 따라서 실험값을 식 (4)를 이용해 실험적인 저항값을 구하고 멀티미터를 이용한 저항값과 저항의 색상코드를 이용한 저항값과 비교할 것이다.

실험 방법
1. 휘트스톤 브리지 실험기구를 준비하고 5V 전원을 연결한다.
2. 구하고자 하는 R_x를 선택하여 연결한다.
3. 검류계를 킨다.
4. 습동저항선 단자의 위치를 중앙정도에 위치하고 검류계에 가능한 한 적은 전류가 흐르는 R_k를 연결한다.
5. 습동저항선 단자의 위치를 조정하여 검류계의 눈금 값이 0이 되도록 조정하고 이 때의 습동저항선 길이를 기록한다.

참고 자료

Haliday∙Resnick∙Walker, 일반물리학 2 제 10판 (고려대.서강대.연세대.이화여대.충남대.한양대, 옮김). 서울: 범한서적. (원서출판 2015).
서울대학교 물리학실험 메뉴얼, "휘스톤브리지", http://physlab.snu.ac.kr/documents/manual/2017-2/Ko/2-5%20%ED%95%9C%EA%B8%80.pdf, 2017.11.01, 2019.10.10.