비저항 & 휘트스톤브릿지 - 일반물리실험II A+레포트

소개

2024-2학기 일반물리실험II A+ 레포트입니다.
일반물리실험은 레포트 작성에 긴 시간 들이지 마시고 다른 과목 공부하시는 걸 추천드립니다.

목차

I. 실험 목적

II. 데이터 정리
1. 실험1 –비저항측정 실험
2. 실험 2 –전기 회로 실험

III. 결과 분석
1. 배경이론
2. 실험 결과 분석

IV. 질문
1. 철사의 저항을 길이에 따른 함수로 나타내었을 때 함수는 어떤 모양을 갖는가? 그러한 모양을 갖는 이유는 무엇인가?
2. 황동 철사는 단면적에 따라 비저항과 저항이 어떻게 달라지는가? 그렇게 달라지는 이유는 무엇인가?
3. R2/R1의 비를 어떻게 잡는 것이 저항측정의 정확도를 높일 수 있는가?
4. 색코드가 붙어있는 저항체의 측정저항이 그 오차범위 내에 있는가? 그 오차범위 내에 들지 않으면 그 원인은 무엇인가?

V. 토의
1. 실험기구와 철사의 하자로 인한 부정확한 실험값
2. Over current로 인한 저항값의 변동
3. 전류의 부호가 바뀌는 지점을 정교하게 찾지 못함

VI. 참고문헌

본문내용

I. 실험 목적
비저항은 직경(단면적)을 알고 있는 철사의 저항값을 길이에 따른 함수로 나타내어 구할 수 있다. 또한 길이가 고정된 철사의 저항은 단면적에 반비례함을 알 수 있다. 휘트스톤 브리지의 구조와 사용 방법을 알고, 이것을 이용하여 미지의 전기저항을 정밀하게 측정한다.

II. 데이터 정리
두께가 다른 세 개의 황동과 구리, 강철의 비저항을 측정하였다. 표 1은 길이를 길이를 다르게 하여 비저항을 측정한 것이고 그래프 1은 길이(cm)에 따른 저항값(R)을 그래프로 나타낸 것이다. 표 2에 각 철사의 길이에 따른 저항값의 평균값과 그것의 오차율이 있다. 표 3은 실험 2의 휘트스톤 브리지의 실험의 측정값과 그 오차율을 나타낸 것이다.

<중 략>

III. 결과 분석

1. 배경이론

(1) 옴의 법칙
전류가 철사를 통해 흐를 때 저항이 R인 일정 길이의 철사를 통과하는 동안 전압은 옴의 법칙을 따른다.
V= IR
또는 저항에 대해 다음과 같이 나타낼 수 있다.
R= V/I

(2) 비저항
이 실험에서는 다양한 종류의 철사를 이용해 전압과 전류를 측정하여 저항값을 구한다. 그리고 비저항을 구하기 위해 그래프를 그린다. 철사의 저항은 길이, 단면적, 비저항에 의존한다.
R= ρL/A
ρ= R/L A=R/L 〖π(d/2)〗^2(단,d는철사의직경)

(3) 휘트스톤 브리지
사진 1은 휘트스톤브리지의 회로도이다. 휘트스톤 브리지는 P, Q, R, X와 같이 네 개의 저항을 연결하고 노드 c와 d 사이를 검류계로 연결하여 두 점 사이의 전위차를 알아볼 수 있게 한 장치이다. 저항P, Q, R을조절해서 검류계에 전류가 흐르지 않게(전류가 0이 되게) 하여 평형조건을 찾는다. 이 방식이 영점법이다. 검류계에 있는 스위치를 닫았을 때 검류계의 자침이 0이 되면노드 c와d 사이에 전류가 흐르지 않으므로 c, d는 등전위점이다. 이는V_cb=I_1 R_P=I_2 R_X와 V_db=I_3 R_Q=I_4 R_R이 같음을 뜻한다.

참고자료

· 일반물리학실험 매뉴얼, 서강대학교 물리학과
· 사진 1 출처 : “휘트스톤 브리지”나무위키
· https://namu.wiki/w/%ED%9C%98%ED%8A%B8%EC%8A%A4%ED%86%A4%20%EB%B8%8C%EB%A6%AC%EC%A7%80
· David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, 『Principles of PhysicsⅡ』, 11th edition, WILEY, 2021, p138~141