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1. 전기회로 설계실습
1.1. 실험 목적
건전지의 출력저항과 디지털 멀티미터(DMM)의 입력저항을 측정하는 회로를 설계, 제작, 측정하고 DC Power Supply의 사용법을 익히며, 부하효과(Loading effect)를 이해하는 것이 이번 실험의 목적이다.
건전지의 내부저항과 DMM의 입력저항을 측정함으로써 전력 전달 효율과 측정 정확성에 영향을 미치는 요인을 확인할 수 있다. 또한 DC Power Supply의 출력 특성을 실험을 통해 직접 관찰하여 이해할 수 있다. 이를 통해 전자회로 설계에 필요한 기초적인 지식과 기술을 습득할 수 있을 것이다.
1.2. 준비물
준비물은 다음과 같다.
Function generator: 1대 DC Power Supply(Regulated DC Power supply(Max 20V 이상): 1대 Digital Oscillo 오실로스코프(Probe 2 개 포함): 1대 Digital Multimeter(이하 DMM, 220V 교류전원 사용): 1대 40 cm 연결선: 빨간 선 4개 검은 선 4개 (한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 가른 쪽은 집게) Breadborad (빵판): 1개 점퍼와이어 키트: 1개 부품 리드저항: (10 10k, 22M, 1/4W, 5%): 2개 Pushbutton switch(normally off): 1개이다.
1.3. 건전지의 내부저항 측정
1.3.1. 내부저항 추정
건전지의 내부저항은 이상적으로는 0Ω이어야 하지만, 실제로는 작지만 존재하는 값을 가진다. 일반적으로 배터리의 내부저항은 약 0.05Ω 정도로 추정된다. 이는 건전지의 출력전압(V₀)이 무부하 상태에서의 입력전압(V₀)보다 약간 낮은 이유이다.
실험에서는 건전지의 내부저항을 측정하기 위해 10Ω의 부하저항과 푸시버튼을 활용하여 전력소비를 최소화했다. 이 회로에서 건전지의 단자전압(V₀)을 측정하고, 무부하 시 건전지의 전압(V₀)을 측정한 뒤 다음의 공식을 이용하여 내부저항(R₀)을 계산할 수 있다.
R₀ = {10(V₀)} / V₀ - 10
이를 통해 건전지의 내부저항이 약 0.05Ω 정도임을 확인할 수 있다. 또한 10Ω 저항에 흐르는 전류를 통해 3.6W의 전력이 소비되는 것을 알 수 있다.
1.3.2. 내부저항 측정 회로 및 절차
건전지의 내부저항 측정 회로 및 절차는 다음과 같다.
건전지의 내부저항을 측정하기 위해서는 10Ω의 저항과 Pushbutton을 사용하여 측정에 의한 전력소비를 최소화할 수 있다. 먼저 DMM의 기능 스위치를 측정단위 V에 맞추고, DMM을 10Ω 저항과 병렬이 되도록 연결한다. 그 다음 Pushbutton을 눌러 회로를 연결한 뒤 DMM으로 출력전압(Vout)을 측정한다. 이후 open circuit에서 건전지의 양단에 DMM을 연결하여 건전지의 전압(Vin)을 측정한다.
이를 바탕으로 다음 공식을 이용하여 건전지의 내부저항 값(Rin)을 구할 수 있다.
Rin = (Rout(Vi...
