본문내용
1. 금속의 전기 저항
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 다음과 같다"
여러 금속 막대의 전압, 전류값을 측정하여, 이를 통해 각 금속 막대의 전기 저항을 측정하는 것이다. 또한 금속 막대의 길이, 반지름, 그리고 금속의 종류가 전기 저항에 미치는 영향을 분석하고자 한다"
1.2. 실험 준비물
실험 준비물에는 버니어 전도체 세트, 황동(직경 2.38, 3.18, 3.97, 4.76mm), 스테인리스 스틸, 피아노 줄, 알루미늄, 구리(직경 3.18mm), 전압 측정 장치, 전류 측정 장치, 연결선-검정, 1000mm, 연결선-빨강, 1000mm, 악어클립 연결선, 전원 공급 장치 30V/5A가 포함된다.
이러한 다양한 시료와 측정 장비를 활용하여 금속의 전기 저항 특성을 실험할 수 있다. 특히 시료의 재질, 길이, 단면적 등의 변화에 따른 저항 변화를 측정하고 분석할 수 있다. 이를 통해 금속의 고유한 비저항 특성을 확인하고, 길이와 단면적이 저항에 미치는 영향을 파악할 수 있다.
1.3. 실험 원리 및 이론
금속은 일반적으로 훌륭한 전기와 열의 전도체이다. 그렇기에 전기 회로 실험에서 전선 속의 저항은 무시하는 경향이 있다. 그렇지만 상온에서 금속은 초전도체가 아니다, 때문에 토스터 기계의 전선이 가열되는 것이다. 이 실험에서는 금속의 전기 저항에 영향을 미치는 요소를 확인해 볼 것이다.
전기 저항이란 어떤 전기 회로에서 전류가 흐르는 것을 방해하는 값을 표현한 것이다. 저항(R)의 단위는 ohm이며 1 ohm은 1V의 전압(V)으로 1A의 전류(I)가 흐를 때 생기는 저항을 말한다. 전류, 전압, 그리고 저항 사이의 관계는 R = V/I 이다.
전기 저항(R)은 도선의 종류, 길이(l), 단면적(A), 그리고 온도에 의존한다. 도체의 온도가 증가하면 전기 저항은 일반적으로 커지게 된다. 온도 변화에 따른 도선의 저항은 R = R_0 [1 + a(T-T_0)] 관계식으로 나타낼 수 있다. 이 식에서 R은 온도 T에서의 저항값이고, R_0는 온도 T_0에서의 저항 값이다. a는 비저항의 온도계수라고 한다.
비저항의 온도계수는 금속의 종류에 따라 다르다. 비저항의 온도계수가 작은 금속은 온도가 올라가도 저항이 조금 변하지만, 비저항의 온도 저항 계수가 큰 금속에서는 온도가 올라가면 저항이 빠르게 증가한다. 이러한 금속의 온도증가와 저항과의 관계는 선형적인 관계가 성립하지 않고 근사적으로 선형적인 관계가 성립한다. 이 실험에서는 온도와의 관계는 무시하도록 한다.
도선 저항은 금속의 고유 성질로 사용하면 R = ρ l/A 관계식으로 쓸 수 있다. 이 식에서 ρ는 비례상수이며 물질의 고유한 값이기 때문에 도선의 종류에 따라 다른 값을 가진다. ρ는 저항률 또는 비저항이라고 부른다.
이 실험에서는 도선의 종류, 길이, 단면적에 따른 저항의 크기를 확인하고 도선의 비저항의 크기를 알아보고자 한다.
1.4. 실험 과정
실험 과정은 다음과 같다. 그림 25.1을 참고하여 전원장치, 전류계, 눈금자, 금속 종류별 시료가 있는지 확인하고 연결을 한다. ...
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