본문내용
1. 실험 목적
1.1. 키르히호프의 법칙 확인
키르히호프의 전류법칙은 하나의 노드로 들어가는 전류와 나가는 전류의 합은 0이라는 것이며, 키르히호프의 전압법칙은 폐회로에서 한 방향으로 회전하면서 취한 전압강하의 대수적 합은 0이라는 것이다. 이를 실험을 통해 확인하고자 한다.
먼저 실험에 사용된 저항값을 실제로 측정하고, 그림 6-4와 같은 회로를 구성하였다. 여기서 R1=1kΩ, R2=3.3kΩ, R3=4.7kΩ이다. 입력전압 Vs를 5V, 10V, 15V로 변화시켜가며 회로에 흐르는 전류 I1, I2, I3를 측정하여 표 6-1에 기록하였다. 이론값과 실험값을 비교한 결과, 두 값이 잘 일치함을 확인할 수 있었다.
또한 I1=I2+I3가 성립함을 확인하였다. 이는 키르히호프의 전류법칙이 성립함을 입증한다고 볼 수 있다. 이어서 R3를 10kΩ으로 변경하여 같은 실험을 반복하였고, 결과는 표 6-2와 같다. 역시 이론값과 실험값이 잘 일치함을 알 수 있다.
다음으로 그림 6-5의 회로를 구성하고, 입력전압 Vs를 5V, 10V, 15V로 변화시키며 각 저항 양단의 전압 V1, V2, V3를 측정하여 표 6-3에 기록하였다. 이를 통해 Vs=V1+V2+V3가 성립함을 확인할 수 있었다. 이는 키르히호프의 전압법칙이 성립함을 의미한다. 마지막으로 R3를 10kΩ으로 변경하여 같은 실험을 반복하였고, 결과는 표 6-4와 같다. 이론값과 실험값이 잘 일치함을 알 수 있다.
이상의 실험을 통해 키르히호프의 전류법칙과 전압법칙이 실제 회로에서도 잘 성립함을 확인할 수 있었다. 측정값과 이론값 간의 작은 오차는 저항값의 허용오차, 측정 방법의 한계 등에 기인한 것으로 판단된다.
1.2. 노턴 등가회로 구성과 증명
한 개의 전압원과 다수의 직-병렬 저항으로 연결된 직류회로에서 노턴의 정리가 성립되며, 노턴 등가회로의 유용성을 확인할 수 있다. 또한 두 개의 전압원을 갖는 직류 회로망의 노턴의 등가회로를 구성하고, 이를 실험적으로 증명할 수 있다.
노턴의 정리에 따르면 전압원과 저항 네트워크로 이루어진 회로는 전압원과 1개의 등가저항으로 대체할 수 있다. 이때 등가저항의 값은 원회로의 개방전압(Voc)을 단락전류(Isc)로 나눈 값이 되며, 이를 노턴 등가저항(RN)이라 한다. 또한 노턴 등가전압(VN)은 개방전압(Voc)과 같다.
노턴 등가회로를 구성하기 위해서는 먼저 원회로의 개방전압(Voc)과 단락전류(Isc)를 측정해야 한다. 개방전압은 원회로의 양단에 부하를 연결하지 않았을 때의 전압이며, 단락전류는 원회로의 양단을 단락했을 때의 전류이다. 이후 노턴 등가저항(RN)을 계산하고, 노턴 등가전압(VN)을 확인하면 노턴 등가회로를 구성할 수 있다.
원회로에 부하를 연결하면 부하전압(VL)과 ...
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