본문내용
1. 전압원, 전압계, 전류계에 의한 저항 회로 측정
1.1. 실험 목적
저항과 전압원은 회로의 가장 기본적인 구성 요소로 이들의 정확한 값을 측정하는 방법 역시 매우 중요하다. 본 실험에서는 디지털 멀티미터를 사용하여 저항과 전압을 측정하였다. 그리고 회로도를 보고 예측한 값과 실제로 측정한 값의 편차를 분석함으로서 멀티미터의 작동 원리에 대해 고찰하고자 한다.
1.2. 실험 방법
실험 방법은 조교의 가이드 영상을 보는 것으로 대체되었다. 먼저 디지털 멀티미터를 이용하여 회로에 연결되지 않은 저항 R1, R2, R3, R4와 건전지 4개로 구성된 전압원 V의 값을 측정하였다. 그리고 측정한 값을 그림1의 회로에 대입하여 V, R1, R2, R3, R4를 예측하였다. 이 후 브래드보드 위에 회로를 실제로 구현하여 V, R1, R2, R3, R4를 측정하고 계산값과 실험값의 편차를 분석하였다.
1.3. 실험 결과
(1) , , , 의 측정
실험 결과에 따르면 멀티미터로 측정한 , , , 의 값은 알려진 값보다 1~2% 작게 측정되었다. 전압은 1.5V 건전지 4개를 사용하였기 때문에 6V 정도로 예상하였고 측정 결과 이보다 5% 정도 큰 값이 나왔다. 따라서 , , , 의 실제 측정값은 5.075Ω, 1.962Ω, 3.268Ω, 4.688Ω, 6.246V이다"(2) , , , 계산 과정
실험에서는 , , 를 합쳐서 라는 하나의 새로운 저항으로 생각할 수 있다. 그러면 회로는 과 두 개의 저항이 직렬로 연결된 간단한 회로로 바뀐다. 이를 바탕으로 다음과 같은 식으로 과 를 계산할 수 있다.
는 와 가 병렬 연결된 값이므로, 식 (3)에 측정한 값과 를 대입해서 계산하면 은 4.768V, 는 1.478V이다.
또한 옴의 법칙을 이용하여 , 를 계산할 수 있는데, 측정한 값을 대입하면 는 0.7533mA, 는 0.1858mA이다.
따라서 , , , 의 계산값은 4.768V, 1.478V, 0.7533mA, 0.1858mA이다."
1.4. 고찰
이론상 R1과 R2의 합은 11.2kΩ이어야 하지만 실제로 측정한 결과, 그 합이 측정한 Rth보다 약간 작게 나온 것을 알 수 있다. 이는 전압원과 회로를 이루는 전선의 내부 저항이 존재하기 때문이다. 회로의 나머지 저항의 값들을 모두 알기 때문에 간단하게 내부 저항을 예측할 수 있다. R1, R2, R3, R4는 Rth와 R5가 직렬 연결된 것과 같고 둘의 합은 11.2kΩ이다. 이를 Rt라고 하면 내부 저항은 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.
Rint = Rt - Rth = 11.2kΩ - 10.7kΩ = 0.5kΩ
값들을 대입해서 계산하면 내부 저항은 총 0.5kΩ정도임을 알 수 있다. AA 건전지의 내부 저항이 약 10Ω이기 때문에 브레드보드를 비롯한 전선에서 대부분의 저항이 발생했을 것이다.
1.5. 결론
디지털 멀티미터를 사용하여 저항과 전압을 측정하는 방법에 대해 알아보았다. 측정한 값들을 대입하여 실제 회로의 저항과 전류를 예측하였고 측정값과 비교하였다. 이를 통해 내부 저항이 회로에 미치는 영향에 ...
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