휘스톤브릿지를이용한전기저항측정-건국대학교 물리학 및 실험-2

소개글

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목차

1. 실험 목표

2. 실험 원리

3. 실험 기구 및 장치

4. 실험 방법

5. 실험 결과
① R_k = 1kΩ 인 경우
② R_k = 5kΩ 인 경우

6. 토의
① 오차율이 전부 다 미세했기 때문
② R_k, R_x, 슬라이드 가변 저항이 모두 같은 종류의 저항이 아니었기 때문
③ 저항 및 기기의 불량
④ 인간의 신체적 한계

본문내용

1. 실험 목표
휘스톤 브릿지의 구조와 사용 방법을 알고, 이것을 이용하여 미지의 전기저항을 정밀하게 측정하자.
2. 실험 원리
휘스톤 브릿지는 그림 2.5.1(a)와 같이 저항 R_1,R_2,R_k와 R_x를 연결하고, 점 a와 b사이를 검류계 G로 연결하고 두 점 사이의 전위차를 알아볼 수 있게 한 장치이다.
이 휘스톤 브릿지는 R_1과 R_2및 R_k 를 적당히 조절하여 검류계(G)에 전류가 흐르지 않게 하여 평형조건을 찾는 영점법(null-comparison method)을 사용한다. 검류계에 있는 스위치를 닫았을 때 검류계의 지침이 0이 된다는 것은 a와 b사이에 전류가 흐르지 않는다는 것을 말하며, a와 b점은 등전위점이 되었다는 뜻이다. 이것은 V_ac=I_k R_k와 V_bc=I_1 R_1이 같다는 뜻이므로
I_k R_k = I_1 R_1 (1)
I_x R_x = I_2 R_2 (2)
가 성립된다.
지금 R_1과R_2, R_k와R_x는 서로 연결되어 있다. 검류계를 통과하는 전류가 0이므로 I_1=I_2, I_x =I_k가 되어, 식 (1)과 (2)의 비를 구하면
R_x/R_k = R_2/R_1
를 얻는다. 즉,
R_x = R_k (R_2/R_1 ) (3)
그림 2.5.1(b)와 같은 습동선형 휘스톤 브릿지에서, R_1과 R_2는 단면적이 A이고 비저항이 ρ는 일정하다. 따라서 각 선분의 저항 R_1과 R_2는 그 길이에 비례한다. R_1에 해당하는 선분의 길이는 l_1, R_2에 대한 선분의 길이를 l_2라 하면 R_1, R_2는
R_1 = (ρl_1)/A R_2 = (ρl_2)/A

참고 자료

일반물리학실험/건국대학교 물리학과/북스힐/2021.03.01/p.197~202