전구로 구성된 비선형 전기회로의 정량적 분석 방법 제안 (Proposal of Quantitative Analysis Method for Non-linear Electric Circuits Composed of Light Bulbs)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 74권 / 3호 / 311 ~ 325페이지
· 저자명 : 전성수

초록

이 연구는 도해법을 바탕으로 비선형 전기회로를 정량적으로 분석할 수 있는 방법을 제시하는데 그 목적이 있다. 비선형 저항인 텅스텐 필라멘트 전구로 구성된 전기회로는 옴의 법칙이 적용될 수 없다. 하지만 전기회로를 정량적으로 분석할 마땅한 방법이 없어 전구의 실온저항을 이용하거나 전구의 정격전압과 정격전류를 옴의 법칙으로 계산한 전구의 정격저항을 이용해왔다. 이 연구에서는 전구의 전류-전압 특성 곡선을 통해 도해법으로 구한 전구의 도해저항을 이용하여 비선형 전기회로를 정량적으로 분석하고, 옴의 법칙에 기초한 방법들의 결과와 비교하였다. 전기회로는 전구 두 개로 한정하여 전구의 직렬연결과 전구의 병렬연결로 구성하고, 두 전구의 실온저항이 같은 경우와 다른 경우를 구분하였다. 전기회로를 정량적으로 분석한 결과는 전압 및 전류의 계산값과 실험을 통해 구해진 측정값의 차이를 퍼센트 오차로 비교하였다. 전구의 도해저항을 적용한 방식의 퍼센트 오차는 2.8% 이하로 전구의 실온저항과 전구의 정격저항을 적용한 방식에 비해 매우 작은 값을 나타내었다.

영어초록

The purpose of this study is to present a method for quantitatively analyzing nonlinear electric circuits based on graphical methods. Ohm’s law cannot be applied to an electrical circuit consisting of a tungsten filament bulb with nonlinear resistance. However, because there is no proper method to quantitatively analyze nonlinear electric circuits, the room temperature resistance of the light bulb has been used, or the rated resistance of the light bulb calculated using Ohm’s law for the rated voltage and rated current of the light bulb has been used. In this study, nonlinear electric circuits were quantitatively analyzed using the graphical resistance of the light bulb obtained graphically through the current-voltage characteristic curve of the light bulb, and compared with the results of methods based on Ohm’s law. The electric circuit was limited to two light bulbs and consisted of a series connection of the light bulbs and a parallel connection of the light bulbs, and cases where the room temperature resistance of the two light bulbs were the same and cases where they were different were distinguished. The results of the quantitative analysis of the electric circuit were compared in percentage error between the calculated values of voltage and current and the measured values obtained through experiment. The percent error of the method that applied the graphical resistance of the light bulb was found to be less than 2.8%, which is a very small value compared to the method that applied the room temperature resistance of the light bulb and the rated resistance of the light bulb.

참고자료

· 없음