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1. 실험 목적 및 이론
1.1. 직렬 회로에서의 총 저항 실험
직렬 회로에서의 총 저항 값은 각 저항의 값을 모두 더한 것과 같다. 실험을 통해 이를 확인할 수 있다.
먼저, 실험 목적은 저항 R1, R2, R3 등이 직렬로 연결된 회로의 총 저항 RT를 실험적으로 구하고, 직렬 연결된 저항의 총 저항 RT를 구하기 위한 수식을 실험 결과로부터 유도하는 것이다.
기본 이론에 따르면, 전압원 V를 가진 폐회로 내에 저항기가 두 개 이상 직렬로 연결되면 전류에 대한 저항이 증가한다. 이때 직렬 연결된 저항기들의 총 저항값과 개별 저항값 사이의 관계는 두 가지 방법으로 실험적으로 구할 수 있다.
첫 번째 방법은 전압원 V를 가진 폐회로 내에 직렬 연결된 저항 R1, R2, R3 등의 총 저항 RT를 인가 전압 V와 회로에 흐르는 전류 I를 측정한 후, 옴의 법칙을 이용하여 RT를 실험적으로 결정하는 것이다. 이 경우 단일 저항 RT가 전류에 미치는 영향은 직렬 연결된 저항기들의 그것과 동일하다.
두 번째 방법은 저항계를 사용하여 직렬 연결된 저항기들의 저항값 RT를 직접 측정하는 것이다. 다만 이 경우 전원을 저항기에서 분리시켜야 한다.
이와 같은 두 가지 방법을 통해 얻은 실험 결과로부터 직렬 연결된 저항기의 총 RT를 결정하기 위한 수식을 유도할 수 있다. 이때 여러 가지 저항기 조합에 대해 측정이 이루어져야 하며, 각 저항기의 저항값과 직렬 연결된 저항기 조합의 총 저항값을 모두 측정해야 한다. 최종적으로 수식에 의해 예측된 값과 측정값을 비교하여 일치 여부를 확인한다.
실험 결과 분석에 따르면, 각 저항기의 측정값은 이론값과 1.98%, 0.85%, 0.18% 등의 오차율을 보였는데, 이는 저항기 내의 오차범위에 맞는 값이었다. 따라서 이 측정에서의 오차는 거의 저항기 자체내의 오차로 인한 것이라고 할 수 있다.
직렬 연결된 저항기의 총 저항을 측정한 결과, 방법 1과 방법 2 모두에서 1% 내외의 오차율을 보였다. 이 또한 저항 자체 내의 오차범위 안에 있는 값이었다. 따라서 직렬 회로에서의 총 저항은 각 저항의 값을 단순히 더한 값과 일치한다고 볼 수 있다.
결과적으로 이 실험을 통해 직렬 회로에서의 총 저항 RT는 R1 + R2 + R3 + ... 와 같은 식으로 나타낼 수 있음을 확인하였다. 또한 옴의 법칙을 이용하거나 직접 저항계로 측정하는 두 가지 방법 모두에서 총 저항 값을 구할 수 있었다. 이를 통해 직렬 회로에서의 총 저항 개념을 쉽게 이해할 수 있었으며, 그에 따른 오차 원인도 분석해볼 수 있었다.
1.2. 전압 분할 회로 실험
이 실험에서는 무부하 고정저항 전압 분할기의 각 저항기에 걸리는 전압을 계산하기 위한 일반 규칙을 세우고 이를 실험적으로 입증한다. 또한 가변저항 전압 분할기 각 단자의 접지에 대한 전압을 계산하고 이를 실험적으로 검증한다.
먼저, 직렬 연결된 분할기의 임의의 저항기에 걸리는 전압은 V _{1} =V TIMES {R _{1}} over {R _{eqalign{T# `# }}}와 같은 식으로 표현된다. 여기서 V _{1}은 R _{1} 양단에 걸리는 전압, V는 회로에 인가되는 전체 전압, R _{T}는 회로의 전체 저항이다. 또한 옴의 법칙을 이용하여 전류 I= {V} over {R _{T}}를 구한 후 V _{1} =I` TIMES R _{1}으로 각 저항기의 전압을 계산할 수 있다.
고정형 전압 분할기 실험에서 실제 측정한 전압값과 계산한 전압값을 비교한 결과, 약간의 오차가 발생하였다. 이는 측정 계...
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