본문내용
1. 개요
1.1. 실험 목적
액체저항과 고체저항, 다이오드 사이에는 어떠한 차이와 유사점이 있는지 확인하고 이와 같은 차이와 유사한 현상이 일어나는 원인은 무엇인지 각각에 대한 특성을 규명하는 것이다.
저항기나 다이오드와 같은 전기 소자의 전기적 특성을 이해하고 저항기의 색 띠로 표시된 저항 값과 실험으로 측정한 저항 값이 일치하는지 확인한다. 그리고 소금물을 이용한 액체저항과 소금의 농도와의 관계를 알아보고 액체저항과 다이오드의 전기적 차이점과 유사점을 살펴본다.
온도의 변화에 따라 달라지는 비저항에 대해 알아보고 비저항의 온도 의존도(온도 계수)를 측정해본다. 또한 니크롬선의 길이 및 굵기에 따른 저항의 변화를 확인하고 비저항의 개념을 이해하는 것과 전구에 인가되는 전압이 변할 때, 전류의 변화와 저항의 측정 즉, 필라멘트(텅스텐)의 온도에 따른 저항(비저항)의 상관관계를 확인해본다.
1.2. 실험 구성
제공된 실험 장치와 절차에 따라 다양한 유형의 저항 특성을 확인할 수 있다. 먼저 고체 저항 실험을 통해 저항기의 색 띠로 표시된 저항 값과 실험으로 측정한 저항 값이 일치하는지 확인한다. 다음으로 다이오드와 발광다이오드의 정방향 및 역방향 전압-전류 특성을 살펴본다. 마지막으로 소금물을 이용한 액체 저항 실험을 진행하여 농도 변화에 따른 저항 값의 변화를 관찰한다. 이를 통해 고체 저항, 다이오드, 액체 저항 간의 유사성과 차이점을 확인할 수 있다.
2. 이론
2.1. 고체 저항
고체 저항은 전기 소자 중 하나로, 저항기나 다이오드와 같은 장치의 전기적 특성을 이해하고 저항기의 색 띠로 표시된 저항 값과 실험으로 측정한 저항 값이 일치하는지를 확인하는 것이다.
저항기의 저항 값은 색 띠에 의해 표시되며, 각 색 띠는 저항 값의 수치와 단위를 나타낸다. 예를 들어 갈색-검정-검정-금색 의 순서로 색 띠가 표시된 저항기의 경우 저항 값이 10Ω이며, 허용 오차는 ±5%이다.
실험을 통해 고체 저항의 측정값과 색 띠로 읽은 저항 값이 일치하는지 확인할 수 있다. 이를 위해 다양한 종류의 고체 저항을 선택하여 전압과 전류를 측정하고, 옴의 법칙 R=V/I에 따라 저항 값을 계산할 수 있다. 실험 결과, 대부분의 경우 색 띠로 읽은 저항 값과 실측 값이 잘 일치하지만, 오차가 발생할 수 있다. 오차의 원인으로는 실험 환경 조건, 측정 장비의 오차, 실험 방법의 오류 등을 들 수 있다.
고체 저항 실험에서 주목할 만한 점은 10Ω 저항의 경우 오차가 발생하지 않았지만, 100Ω 저항의 경우 약 5.7%의 오차가 발생했다는 것이다. 이는 저항 값의 크기에 따라 오차 발생 정도가 달라질 수 있음을 보여준다. 일반적으로 저항 값이 클수록 오차가 증가하는 경향이 있는데, 이는 측정 장비의 정확도 한계와 관련이 있다고 할 수 있다.
종합하면, 고체 저항 실험을 통해 저항기의 색 띠 표시와 실제 측정값의 일치 여부를 확인할 수 있었다. 이를 통해 전기 소자의 전기적 특성을 이해하고, 오차 발생 원인을 분석할 수 있었다.
2.2. 다이오드의 특성
다이오드(혹은 p-n 접합 정류기)는 한 방향으로만 전류가 흘러가는 것을 허용하는 전기 소자이다. 만약 전압이 임계치보다 낮으면, 어떠한 전류도 다이오드를 통해 흐르지 않는다. 전압이 역으로 움직여도, 전류는 다이오드를 통해 흐르지 않는다. 다만 아주 작은 역전류는 제외된다.
다이오드의 특성을 나타낸 그래프를 보면, 순방향으로 전압을 가했을 경우 약간의 전압에서도 순방향의 전류가 쉽게 흐른다는 것을 알 수 있다. 순방향으로 흐를 수 있는 전류는 다이오드에 따라 규정되어 있다. 또한 일반적으로 다이오드 자체의 저항성분에 의해 강하하는 전압은 0.6V ~ 1V 정도이다. 여러 개의 다이오드를 직렬로 연결하여 사용하는 회로에서는 이 전압강하도 고려할 필요가 있다.
반면, 역방향으로 전압을 가했을 경우에는 역방향 전류가 흐르기 어렵다. 역방향으로 가할 수 있는 전압은 다이오드의 종류에 따라 여러 가지가 있으므로 용도에 따라 선택한다. 그리고 역방향 전...
