7. 옴의 법칙1. 실험목적- 회로에서 전류, 전압 저항 사이의 관계(Ohm's law)를 전류의 측정방법을 익힌다.- 실험 중 일어날 수 있는 측정오차에 대해 예측하고 원인을 규명한다.2. 데이터가변저항의 저항이 1kΩ 이 되도록 조절R1kΩ표 7-2 [ Part A ]가변저항의 저항이 2kΩ 이 되도록 조절 R2kΩ표 7-2 [ Part B ]2kΩFormula Relating, V,I and Rformula Test,volts46810When R = 2 kΩ, volts612,mA1.852.83.774.71 measuredmA2.865.72.162.142.122.12 calculatedmA36R1kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts2468When R = 1 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts5.59.0I,mA1.783.575.377.19I measuredmA4.928.12V/I1.121.1231.181.11I calculatedmA5.59가변저항의 저항이 3kΩ 이 되도록 조절R3kΩ표 7-2 [ Part C ]R3kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts681012When R = 3 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts713.5I,mA1.832.543.183.74I measuredmA2.234.28V/I3.283.153.143.21I calculatedmA2.334.5가변저항의 저항이 4kΩ 이 되도록 조절R4kΩ표 7-2 [ Part D ]R4kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts8101214When R = 4 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts814.5I,mA1.922.402.893.37I measuredmA1.923.49V/I4.174.174.154.15I calculatedmA23.6253. 결과When R = 1 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts5.59.0I,mA1.783.575.377.19I measuredmA4.928.12V/I1.121.1231.181.11I calculatedmA5.59오차율12.36%12.04%11.73%11.27%오차율10.55%9.78%R2kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts46810When R = 2 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts612I,mA1.852.83.774.71I measuredmA2.865.7V/I2.162.142.122.12I calculatedmA36오차율8.11%7.14%6.10%6.16%오차율4.67%5.00%R3kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts681012When R = 3 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts713.5I,mA1.832.543.183.74I measuredmA2.234.28V/I3.283.153.143.21I calculatedmA2.334.5오차율9.29%4.99%4.82%6.95%오차율4.42%4.89%R4kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts8101214When R = 4 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts814.5I,mA1.922.402.893.37I measuredmA1.923.49V/I4.174.174.154.15I calculatedmA23.625오차율4.17%4.17%4.15%4.15%오차율4.00%3.72%각 데이터 값 별로 오차율을 계산해 보았다. 대략 4%~ 12%사이의 값이었다. 이 오차율은 적은 값이 아니다. 이 큰 오차율의 원인 중 하나는 전원으로부터 나오는 전압의 크기가 우리가 원하는 크기가 아니기 때문이다. 따라서 우리는 실제 출력 전압 값도 같이 기록하였다kΩ일 때의 결과는 보고서 마지막에 첨부하겠음.)R1kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts1.823.635.447.26When R = 1 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts4.998.15I,mA1.783.575.377.19I measuredmA4.928.12V/I1.021.021.011.01I calculatedmA4.998.15오차율2.25%1.68%1.30%0.97%오차율1.40%0.37%자주색 표에 DMM으로 측정한 실제 출력된 전압 값을 입력하였고, 그에 따른 오차율을 계산하였다.기존 9.78~12.36%에서 0.37~2.25%로 확 줄은 것을 확인할 수 있다. 이는 R = 1kΩ일 뿐만 아니라 R = 2, 3, 4kΩ일 때 모두 해당되는 것으로 전압출력장치가 이상적이지 못하기 때문에 발생하는 오차로 인해 큰 오차가 발생했다고 볼 수 있다.이번엔 실험 결과 값을 분석해보면 R이 일정할 때, V/I의 값은 V가 변해도 항상 일정한 값을 유지하는 것을 알 수 있었고, V/I와 R의 값이 거의 일치하는 것을 확인 할 수 있다. 즉 옴의 법칙 R = V/I을 확인할 수 있다. 따라서 V, I, R중 두 값을 알고 있다면 나머지 하나의 값을 계산을 통하여 알아낼 수 있다.오차의 원인으로는 처음에 말했던 실제 전압 출력 값의 오차로 인한 것도 있지만 실제 출력 값을 대입한 이후에도 조금이나마 오차가 있었다. 이 오차의 원인으로는 다음을 들 수 있다.우선 분압기의 저항을 변경하는 과정이다. 저항을 디지털계기로 정확히 바꾸는 게 아닌 조절 나사를 수동으로 돌려서 조절하는 것이었기 때문에 정확할 수 없었고 이로 인해 오차가 발생하였다.또한 전압, 전류를 측정하는 DMM 자체의 오차도 있다. 이는 이상적인 기계가 아니기 때문에 측정값에는 오차가 존재한다.셋째로, 도선의 저항이다. 이론상으론 도선 상에는 저항이 0이다. 하지만 실제로는 도선의 재질, 두께, 길이에 따른 저항 값이 존재하기 R에 관해 얻을 수 있는 결론을 설명하시오.- 이 실험은 R이 일정할 때 V를 변화시켜가면서 그 때 흐르는 전류 I 값을 측정한 것이다. 실험 결과 R이 일정할 때에는 V와 I가 일정한 비율을 가지며 변화하였고 그 비율 V/I는 R값과 일치하였다. 즉 우리는 옴의 법칙 R = V/I을 확인할 수 있었다.3. 표 7-2~7-5의 데이터를 인용 하여 측정에서 발생한 실험 오차에 대해 설명하시오.- 표 7-3 실험의 데이터를 보면 R을 2kΩ으로 고정한 후 전압을 4, 6, 8, 10V로 변화시켜가면서 I를 측정하였는데 옴의 법칙에 의하면 V/I의 값은 R과 같아야 한다. 하지만 각 결과 값은 2.16Ω, 2.14Ω, 2.12Ω, 2.12Ω으로 8.11%, 7.14%, 6.10%, 6.16%의 오차율을 보였다. 이 큰 오차의 가장 큰 원인으로는 전압의 실제 출력 값이 우리가 원했던 4, 6, 8, 10V가 아닌 3.73, 5.63, 7.55, 9.43V가 출력되었지만 계산은 4, 6, 8, 10V로 계산하였기 때문에 오차율이 높게 나왔다. 그렇기 때문에 실제 출력값을 대입해서 계산해보면 아래 표와 같이 1퍼센트 이하의 오차율이 나오게 된다.R2kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts3.735.637.559.43When R = 2 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts5.6911.35I,mA1.852.83.774.71I measuredmA2.865.7V/I2.022.012.002.00I calculatedmA2.855.68오차율0.81%0.54%0.13%0.11%오차율0.53%0.44%또 다른 이유로는 분압기 조절의 부정확성에 있다. 분압기의 저항 조절을 디지털 방식이 아닌 나사를 돌리는 수동 방식이기 때문에 오차가 발생하였다. 또한 실험을 지속하면서 저항에 전력을 계속 공급해주었다. 따라서 열이 발생하였고 저항의 온도가 증가하여 값에 변화가 생겼기 때문에 오차가 발생하였다. 또 추가적 데이터 각각에 대해 전류 I 대 전압 V의 그래프를 8½ x 11 그래프 종이에 그리시오. 수평 (x)축은 전압으로, 수직(y) 축은 전류로 한다. 각각의 그래프에 해당되는 표의번호를 붙인다.6. 질문(5)에서 그린 4개의 그래프가 서로 유사성을 갖는지 확인하고 이에 대해 설명하시오. 만약 그렇지 않으면 그래프에서의 차이에 대해 설명하시오- 4개의 그래프 모두 직선 형태의 모습을 띄고 있다. 즉 전류가 전압에 대해서 비례관계임을 나타낸다. 그래프의 linear 추세선의 기울기 값을 분석해보면 기울기의 역수(V/I)가 각각 1.11, 2.09, 3.14, 4.13로 각 실험에서 일정하게 유지했던 저항의 값과 유사한 것을 알 수 있다.7. 질문(5)에서 그린 그래프를 사용하여 다음을 구하여 기록하시오.(a) R = 1kΩ, I = 5mA일 때 V = 5.58V(b) R = 3kΩ, v = 9V일 때 I = 2.43A이는 데이터를 fitting하여 얻은 추세선의 식 y=0.9015x-0.03 (7-2), y=0.3185x-0.44 (7-4)에 각 값을 대입하여 얻어낸 결과이다. (x = 전압, y = 전류)< V의 실제 출력 값을 대입하였을 때의 데이터>R2kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts3.735.637.559.43When R = 2 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts5.6911.35I,mA1.852.83.774.71I measuredmA2.865.7V/I2.022.012.002.00I calculatedmA2.855.68오차율0.81%0.54%0.13%0.11%오차율0.53%0.44%R3kΩFormula Relating, V,I and Rformula TestV,volts5.637.719.6311.34When R = 3 kΩ{V} over {I} =RI= {V} over {R}V, volts6.7512.9I,mA1.832.543.183.74I measuredmA2.234.07%
삼성전자 DS부문 메모리사업부회로설계 직무 자기소개서 (최종합격)Essay 1: 삼성전자 지원한 이유 및 입사 후 회사에서 이루고 싶은 꿈(700자)컴퓨터 구조, 운영체제 등의 전공을 수강하며 CPU에 비해 DRAM의 속도는 더디게 발전하여 둘 간의성능 격차가 점점 벌어졌다는 사실을 알게 되었습니다. 이러한 현상을 극복하기 위한 캐시 메모리 등과 같은 기술을 배우면서, 근본적으로 DRAM의 발전 속도는 더 빨라질 수 없을지 생각했고, 직접 메모리 성능 개선에 관한 연구를 해보고 싶은 욕구가 생겼습니다. 특히, 졸업논문 작성 중 여러 논문에서 DRAM의 동작을 최적화하는 기법을 공부하면서, DRAM의 설계를 직접 개선해보고 싶다는 꿈을 갖게 되었습니다.세계 메모리 산업의 리더로서, 삼성전자는 세계 메모리 시장 점유율의 약 43.5%를 차지할 만큼 성능과 안정성에 대해 신뢰받고 있습니다. 따라서, 최고의 제품을 더 개선해 더 나은 최고를 만들고 싶은 제 꿈을 이루기 위해 삼성전자가 가장 현명한 선택이라고 생각합니다.삼성전자에 입사 후, 저는 메모리 회로에 대한 완벽한 이해에 기반하여 개선할 점을 찾아내는 엔지니어가 되고 싶습니다. 이를 위해, 입사 후 3년간은 부서에 적응하며 삼성이 기존에 쌓아온 기술과 최신연구 경향을 파악하는 데에 주력할 것입니다. 이후, 직접 메모리의 개선할 수 있는 점을 찾아내 성능을 끌어올리는 연구를 할 것입니다. 20년 후에는 그동안의 경험을 바탕으로 산업과 시장의 흐름을 읽으며 메모리 개발을 주도하는 엔지니어가 될 것입니다.Essay 2: 성장과정 기술. 자신에게 가장 큰 영향을 끼친 사건 (1500자)[오랜 단체 생활에서 배운 공동체 의식]고등학생 때부터 대학생 시절까지 약 7년간 기숙사 생활을 해왔고, 군대에서도 21개월간 선후임과 생활하며 오랫동안 공동체 생활을 했습니다. 고등학생일 땐, 서로 다른 반인 친구들 6명이 같은 방에서 생활했기 때문에 처음엔 어색한 분위기가 흘렀습니다. 저는 6명이 다 함께 친해지기 위해 무엇을 할수 있을지 고민했고, 간식을 통해 자연스럽게 친해지려 노력했습니다. 그래서 주말에 집에 다녀올 때면 간식을 챙겨와 함께 먹으면서 얘기를 나눴고, 저뿐만 아닌 친구들도 간식을 가져와 나눠 먹으며 친해질 수 있었습니다. 또한, 주말 동안 다 같이 기숙사에 잔류하게 되면 함께 외출하여 식사하는 것을 주도하며 공동체의 화합을 다지려 노력했습니다.군 생활 중 약 1년간 분대장을 하며 분대원들 간의 화합을 저해하는 주범인 악습을 없애려 노력했습니다. 일례로 분대 내에서 결정해야 할 사안이 있을 땐 분대장, 선임의 의견 위주로 결정되며 후임들은 의견은 제시하는 것조차 힘든 분위기였습니다. 이런 방식은 불합리하고 분대원들 간에 벽을 만드는 것이라 여겨, 개선하기 위해 결정해야 할 일이 있을 때 분대원 모두의 의견을 받아 종합했습니다. 모든 인원을 만족하게 할 수는 없었지만, 전체의 의견을 들으면서 한쪽으로 치우치지 않게 하자 점점 의견도 많이 나오고 단결력도 좋아졌습니다. 이처럼 분대장을 수행하면서, 소규모지만 어떻게 공동체를 잘 유지할 수 있을지 고민하는 과정에서 공동체를 우선으로 생각하는 자세를 길렀습니다.[노력은 배신하지 않는다]고등학생 시절, IT 특성화고등학교에 다녔기 때문에 자연스레 정보올림피아드를 접했습니다. 당시 C언어의 기초 문법 정도만 알았지만, 생각한 모든 것을 구현할 수 있는 프로그래밍에 흥미가 있었고 실력을 키워보고자 도전하게 되었습니다. 갓 걸음마를 뗀 제가, 어릴 때부터 교육받았던 친구들과 경쟁하는 쉬운 일이 아니었습니다. 하지만 실력이 부족하다면 더 노력하여 발전하면 된다고 생각했고, 스스로 자극을 주어 최선을 다하기 위해 전국대회 진출이라는 높은 목표를 세웠습니다. 처음 올림피아드에 도전하고자 했을 때 몇몇 친구들과 담임선생님께 시간 낭비하지 말고 공부하라는 뉘앙스의 말도 들었습니다. 예상했던 반응이었지만, 이러한 반응을 보면서 오기가 생겨 꼭 성공하겠다는 다짐도 했습니다.약 한 달의 짧은 준비 기간이었기에 자율학습 시간에는 물론, 수면을 줄여가며 이산 수학, 알고리즘을 공부했고 다양한 문제를 풀었습니다. 또한, 정보올림피아드를 대비하는 교외의 1박 2일간의 합숙 훈련에도 자율적으로 참여하여 다양한 문제 풀이법을 배웠습니다. 이러한 노력 끝에 예선 통과 후, 결과적으로 경기도 대회 동상을 받을 수 있었습니다.무모한 도전이라고 생각했지만, 열정을 가지고 도전한 결과, 아무도 예상하지 못했던 도 대회 입상이라는 성과를 냈습니다. 이 경험을 통해 ‘노력은 배신하지 않는다.’라는 좌우명을 가슴에 새기게 되었고 현재까지 저를 발전하게 하는 원동력이 되고 있습니다.Essay 3: 최근 사회이슈 중 중요하다고 생각되는 한 가지를 선택하고, 이에 관한 자신의 견해를 기술. (1000자)[사회적 영향을 고려한 기술의 성장]최근 몇 달간 세계는 코로나바이러스로 인한 공포에 휩싸였습니다. 경험하지 못했던 전파력을 가진 바이러스로, 현재 약 1만여 명의 감염자가 발생하였으며, 언제 끝날지 모르는 현재진행형인 전염병입니다. 온 국민이 언제 어디서 옮을지 모른다는 걱정에 일상생활이 위축되었으며, 정보의 부재로 어떻게 대처해야 할지 몰라 당황 속에 있었습니다.이때, 누군가 코로나 확진자의 동선을 직관적으로 표기해주는 웹사이트를 개발하여 어느 장소는 가지 않는 것이 좋은지 제시함으로써 불안감을 조금이나마 덜어주었고, 약국별 공적 마스크의 재고를 나타내는 웹사이트를 개발하여 헛된 외출 시간을 줄일 수 있도록 도와주었습니다. 또한, 대학교에선 교내강의실에서 직접 강의를 개설하는 대신, 온라인 강의를 제공함으로써 밀폐된 공간에 다수의 학생이 밀집되는 것을 막았습니다. 이처럼, 전염병으로 인해 생활에 큰 지장을 줄 수 있는 상황에서, 기술은 그 불편함을 완화해주었습니다. 이는 많은 트래픽을 처리할 수 있는 서버, 데이터 통신 속도, IT 프로그래밍 기술 등의 엄청난 발전이 복합적으로 이루어진 결과물이라고 생각합니다.물론 기술의 급성장이 낳는 윤리 문제, 기술만능주의 등을 근거로 기술의 무분별한 급성장에 대해 비판적인 견해도 존재합니다. 또한, 핵무기나 사이버 해킹 등과 같이 사람들에게 해를 끼치는 예도 있습니다. 즉, 기술의 사용 목적에 따라서 사회에 미치는 영향이 달라질 수 있습니다. 하지만, 다양한 분야의 기술 발전이 있었기에 이번 코로나 사태 역시 극복할 수 있었고, 앞으로도 기술은 인류에게 많은 도움이 될 것으로 생각합니다. 따라서, 내가 연구하는 기술이 사회에 미치는 영향에 대해 충분히 고민하는, 책임감 있는 자세로 기술 발전을 지향하는 엔지니어가 되고자 합니다.
6. 직류의 측정1. 실험목적- 회로에서 전류의 측정방법을 익히고, 전류값을 측정한다.- 저항의 변화에 따른 전류값을 측정한다.- 전압의 변화에 따른 전류값을 측정한다.2. 데이터표 6-1 StepsResistance, ΩCircuitConditionCurrent, mAMeter Location2, 5984Closed5.82Between R1 & V6Open0.00Between R1 & V71964Open81964Closed2.92Between R1 & V92940Open102940Closed2.02Between R1 & V112940Closed2.00Between R1 & R2122940Closed2.01BetweenR2 & R3132940Closed2.02Between R3 & V표 6-2 StepsVoltage of Source, VCurrent, mA14, 158V8.0116, 176V6.0118, 194V4.0120, 212V1.84422, 230V0.0083. 결과 분석 및 토의실험 6에서는 저항과 전압에 따라 전류를 측정하는 실험을 하였다. 전류를 측정할 때에는 전류계를 회로에 직렬로 연결하여야 한다. 이론상 이상적인 전류계는 저항이 0인 측정계기이지만, 실제로 전류계도 약간의 저항을 갖는다. 그렇기 때문에 측정하고자 하는 부분에 흐르는 전류가 조금 감소된 채로 측정되게 된다.Step1 ? 13의 과정에서 사용한 저항은 1KΩ저항 3개이다. 실제로 측정했을 때에는R _{1} = 984Ω,R _{2} = 980Ω,R _{3} = 976Ω이었다. 실제 측정값들은 오차범위인 5%(950Ω~1050Ω) 이내에 해당하는 값들이었다.Step2,5에서 회로에 가한 전압은 6V이고, 저항은 984Ω이기 때문에 이론상 흐르는 전류는 6.10mA이지만 전류계로 측정했을 때 전류는 5.82mA였다. 전류계 자체의 저항의 영향으로 회로에 흐르는 전류가 감소하고, 이에 따라 예상 값보다 작은 값이 측정되었다. 저항만 달리한 Step8,10에서도 마찬가지로 전류가 예상보다 작게 측정되었다.StepsResistance, ΩCircuitConditionIn theoryCurrent, mABe measuredCurrent, mAError, %2, 5984Closed6.105.824.5981964Closed3.062.924.57102940Closed2.042.020.98Step10-13은 3개의 저항이 직렬로 연결된 회로에서 저항기와 저항기 사이, 전압원과 저항기 사이에 전류계를 연결하여 전류를 측정한 것이다. 이론상 측정하는 위치에 관계없이 같은 전류가 측정되어야 하고, 실제 실험을 진행했을 때에도 큰 차이 없는 전류가 측정되었다.StepsResistance, ΩCircuitConditionCurrent, mAMeter Location102940Closed2.02Between R1 & V112940Closed2.00Between R1 & R2122940Closed2.01BetweenR2 & R3132940Closed2.02Between R3 & VStep14-23에서는 저항이 일정한 상태에서 전압을 달리하였을 때 회로에 흐르는 전류를 측정하였다. 저항이 일정할 때 전압과 전류를 비례한다는 결과를 도출할 수 있었다. 2V일 때의 측정값이 이론값과 다소 차이를 보였다. 또한 0V 일 때에도 이론상 흐르는 전류가 없어야 하지만, 실험에서는 미세한 전류가 흐르는 것을 볼 수 있었다.이 실험을 통해 옴의 법칙을 실제 회로에 적용해볼 수 있었고, 전하량이 보존된다는 것을 실험으로 알 수 있었다. 실험에는 다양한 오차원인이 존재했다.우선, 디지털멀티미터로 측정한 값이 일정하지 않았다. 악어클립을 어떻게 위치하느냐에 따라 값이 변하기도 했고, 경우에 따라 값이 지속적으로 흔들려 안정된 값을 측정할 수 없을 때도 있었다. 악어클립과 도선이 만나는 접촉면적에 따라 측정값이 달라질 수 있다는 것을 알 수 있었다. 악어클립과 도선이 완전히 맞물리지 않고, 미세하게 접촉되어 있다면 해당부위의 저항이 커질 것이다.실험 중에 저항에 지속적으로 전류가 흐르면서 열이 발생하였다. 저항기는 온도에 따라 저항의 크기가 달라지기 때문에 실험을 하면서 저항의 값이 변했을 것이다. 이는 오차를 발생하게 한 원인으로 볼 수 있다.1. 회로에 전류가 흐르기 위한 조건은 무엇인가? 표 6-1에 기록된 실험결과를 인용하여 설명하시오.회로에 전류가 흐르기 위해서는 회로가 닫힌 상태이어야 한다. 전류는 전하의 이동으로 정의되며, 전하가 이동하기 위해서는 전압과 전하가 이동할 수 있느 srud로가 존재해야 한다. 따라서 전류는 폐회로에서만 흐를 수 있다.2. 실험회로에 밀리암미터를 연결할 때 지켜야할 주의사항은 무엇인가?전류계를 측정되는 부품에 병렬로 연결하지 말아야 한다. 어떤 부품에 흐르는 전류를 측정하기 위해서는 그 부품에 직렬로 전류계를 연결해야 한다. 전류계는 값을 측정하기 위해 저항을 최대한 0에 가깝도록 설계한 측정계기이기 때문에 회로의 어떤 부분에 병렬로 연결하게 된다면, 전류가 본래의 회로에 흐르지 않고 전류계를 통해서 과하게 흐르게 될 것이다. 이는 전류계의 손상으로 이어질 수 있다.3. 과정 1에서의 주의사항은 부품이 회로에 연결된 상태, 특히 회로에 전류가 흐르고 있는 상태에서는 저항값을 측정하지 말 것을 언급하고 있다. 이 사실의 중요성을 설명하시오.저항계는 미지저항에 전류를 흘려서 전압과 전류의 비에서 저항을 조사하는 것이다. 따라서 측정하기 전 저항에 흐르는 전류가 없어야 정확한 저항값을 측정할 수 있다. 회로에 전류가 흐르는 상태에서 측정한다면, 구하고자 하는 저항값을 정확히 측정할 수 없을 수 있다.4. 과정 10~13의 결과로부터 어떤 결론을 얻을 수 있는가?회로를 흐르는 전하량은 보존된다는 사실을 알 수 있다. 또한 직렬로 연결된 저항을 흐르는 전류는 모두 같다는 사실을 알 수 있다. 단일 고리 회로에서 측정하는 위치에 무관하게 모두 같은 전류가 흐른다는 결론을 얻을 수 있다.
3. 직류 전압의 측정1. 실험목적- 직류 전원공급장치의 사용법과 유의사항을 익힌다.- 회로에 입력되는 직류전압을 측정한다.- 회로에서 저항 값 변화에 따른 직류 전원공급장치의 출력전압의 변화를 관찰한다.2. 데이터표 3-1 RowSwitch Switch DMMVoltage V1(15.00V)OpenOpen14.992(15.00V)ClosedOpen14.593(15.00V)ClosedClosed14.514(10.00V)ClosedClosed9.725(10.00V)OpenOpen9.996(1V)OpenOpen1.0007(1V)ClosedClosed0.908Power-SupplyVoltmeterReading,VDMMVoltageRange,VMeasuredVoltage,V15.00V2kV01415.00V200V14.715.00V20V14.7015.00V2VNo indication15.00V200mVNo indication3. 결과 분석 및 토의일정한 전압 15.00V를 유지하고, DMM의 전압측정 범위를 변화시켜가면서 전압을 측정한 실험이다.측정 범위별로2kV일 경우 0000 / 200V - 000.0 / 20V - 00.00 / 2V - 0.000 / 200mV - 000.0(mV)임을 알 수 있다. 2V와 200mV는 범위를 초과하여 No indication이 나왔지만 직관적으로 표시 자릿수를 알 수 있다. 값이 나온 3개의 결과를 보면 014, 14.7, 14.70으로 입력전압인 15.00V와는 오차가 있다. 오차의 원인으로는 다음을 들 수 있다.- 이상적인 회로라면 전선에는 저항이 없지만 실제로는 저항(ρ*l/s, ρ=비저항, l=길이, s=단면적)이 존재하고, 이로 인해 전압강하가 생겨 구하고자한 전압보다 낮게 측정이 되었다.- DMM과 전원공급장치 기계 상의 오류. 15.0V를 출력한다고 했지만 이상적인 전원공급장치가 아니므로 출력 값에는 오차가 있다. 또한 측정 장치인 DMM도 역시 내부저항을 포함한 여러 부품들이 이상적이지 못하므로 정확한 값을 측정하지 못하고 약간의 오차가 있다.2kV일 경우가 014로 오차가 가장 높았는데, 결과 값을 통해 측정하려는 전압의 크기와 가까운 범위를 설정하여야 가장 구체적이고 오차가 적다는 걸 알 수 있었다.저항 2개를 병렬로 연결하고 각각에 스위치를 연결하여 둘 다 Open, 1개만 Close, 둘 다 Close상태로 바꿔가면서 전압을 측정하였다. 이 과정에서 전압도 15V, 10V, 1V로 변화시켰다.RowSwitchS _{1}SwitchS _{2}DMMVoltage V1(15.00V)OpenOpen14.995(10.00V)OpenOpen9.996(1V)OpenOpen1.000S1과 S2가 모두 Open상태일 때의 결과 값이다. 이는 DMM과 전원공급장치를 직접 연결한 것과 같은 회로로 입력 값과 측정값이 큰 오차는 없지만 약간의 차이(0.01)가 보였다.RowSwitchS _{1}SwitchS _{2}DMMVoltage VError ratio2(15.00V)ClosedOpen14.592.73%3(15.00V)ClosedClosed14.513.26%4(10.00V)ClosedClosed9.722.80%7(1V)ClosedClosed0.9089.20%이론적으로는 저항이 병렬로 연결된다면 회로의 전압은 일정한 값을 유지해야 하는데 실제로는 회로에 저항이 추가되었을 때, 모두 Open상태일 때보다 오차율이 크게 증가했다. 또한 Row2와 3을 비교했을 때 저항이 2개가 병렬로 연결되었을 때가 1개 연결되었을 때보다 오차율이 좀 더 큰 것을 볼 수 있다. 이는 우선 클립과 저항을 연결할 때 클립을 이리 저리 돌려봤더니 값이 조금씩 변하는 걸 실험과정에서 확인해 볼 수 있었다. 즉, 클립과 저항의 연결 상태로 인해 오차가 발생하였다고 볼 수 있다. 또한 저항에 전류를 계속 흐르게 하였기 때문에 저항기에 열이 발생하였을 것이다. 저항기는 온도에 따라 값이 조금씩 변하므로 이도 오차에 기여하였다. 우리는 이 실험을 통해서 현실에서는 저항의 병렬연결도 전압에 미세한 영향을 미친다고 추측해볼 수 있다.1) 직류 전압을 측정할 때 지켜야 할 주의사항 4가지를 설명하시오.- 직류 전원장치를 회로에 연결할 때는 회로의 극성조건을 먼저 확인하고 이를 따른다. 전원의 연결로 인해서 회로가 변경되지 않도록 해야 한다. 만약 실험과정 중 빈번한 회로 변경이 필요하다면 전원장치와 회로를 분리시킬 수 있는 외부 스위치를 사용한다.- 전원장치의 전압을 서서히 증가시킨다. 이럼으로써 회로 내에서 발생할 수 있는 문제를 조기에 발견할 수 있고, 손상을 방지할 수 있다.- 미지의 전압 측정 시 우선 큰 범위에서 대략의 수치를 읽은 후, 적절한 범위를 선택하여 정확히 측정한다. 너무 큰 범위를 선택하면 정밀하게 측정이 되지 않고, 너무 작은 범위를 선택하면 No indication이 나오게 된다.- 전압계를 병렬로 연결한다.2) 전기기계식 멀티미터는 일반적으로 교류전압, 직류전압, 저항 등을 측정할 수 있다. 이 계기로 다른 어떤 측정을 할 수 있는가? 또한, 이 계기로 측정할 수 없는 전기적인 양은 어떤 것인가?- 직류 및 교류전류, 회로의 단락여부, 정전용량, 온도측정 등을 측정할 수 있다.- 측정할 수 없는 값으로는 전력이 있다.3) 지금 사용하고 있는 DMM의 전압범위는 얼마인가? 또한, 디지털 정격과 표시할 수 있는 최대 자릿수는 얼마인가?- DMM의 전압범위는 최대 2kV였다. 또한 표시할 수 있는 최대 자릿수는 4자리이다.
실험 10. 생활 속의 산-염기 분석-결과보고서-1. 실험 결과 및 실험값 정리A-1. NaOH 표준용액 적정0.5M 옥살산(C _{2} H _{2} O _{4}) 수용액 : 옥살산 12.64g이 포함된 200ml수용액의 몰농도 = 0.5013M~0.5M NaOH 용액 20mL를 적정하는데 들어간 옥살산(C _{2} H _{2} O _{4})의 부피 :9.60mL~0.5M NaOH 용액 30mL를 적정하는데 들어간 옥살산(C _{2} H _{2} O _{4})의 부피 :14.80ml~0.5M NaOH 용액 20mL를 적정하는데 들어간 옥살산(C _{2} H _{2} O _{4})의 부피 :18.90mlnMV``=``n prime M prime V prime 에 의하여 [NaOH]를 알 수 있다. (NaOH의n=1,C _{2} H _{2} O _{4}의n prime =2)1 TIMES [NaOH] TIMES 20ml``=``2 TIMES 0.5013M TIMES 9.60ml∴[NaOH] = 0.4812M1 TIMES [NaOH] TIMES 30ml``=``2 TIMES 0.5013M TIMES 14.80ml∴[NaOH] = 0.4946M1 TIMES [NaOH] TIMES 40ml``=``2 TIMES 0.5013M TIMES 18.90ml∴[NaOH] = 0.4737M? [NaOH] = 0.4832MB-2. 식용 식초의 적정 (pH meter 사용)NaOH 부피 (ml)pHNaOH 부피 (ml)pH02.7221.54.681.23.1322.54.722.63.4723.44.773.83.6724.34.804.73.7625.14.865.93.8826.74.916.83.9427.64.967.13.9628.45.007.33.9729.15.047.64.0030.05.097.84.0130.65.128.04.0232.05.229.04.0833.15.299.14.0833.65.349.34.1034.15.389.44.1134.85.449.64.1136.45.619.84.1137.75.8410.04.1338.56.0010.84.1939.16.2011.04.2039.56.3911.34.2239.96.7311.74.2440.27.5212.04.2540.358.6612.54.2740.489.3912.74.2840.69.9013.04.3040.710.3013.34.3240.910.6613.84.3441.010.8714.64.3741.110.9615.34.4041.311.1415.84.4341.411.1916.64.4741.511.2917.24.4941.711.3817.84.5241.811.4318.64.5542.311.5519.34.5842.711.6419.84.6043.111.7420.74.6443.511.82x축을 NaOH, y축을 pH로 하는 그래프와, 그 그래프의 미분 그래프를 그렸다.(당량점을 나타냄)당량점 : 약 40.35㎖ 부근 (pH 8.66)nMV``=``n prime M prime V prime 에 의하여 [CH _{3} COOH]를 알 수 있다.(NaOH의n=1,CH _{3} COOH의n prime =1)1 TIMES 0.4832M TIMES 40.35ml``=``1 TIMES [CH _{3} COOH] TIMES 50.0ml ∴[CH _{3} COOH] = 0.3899M식초 수용액의 부피는 50.0ml이므로{n _{{} _{CH _{3} COOH}}} over {0.05l} ``=``0.3899 이다.∴n _{CH _{3} COOH} = 0.0195 (mol)CH _{3} COOH의 분자량은60.052`g/mol이므로 식초 수용액에 든CH _{3} COOH의 질량을 알 수 있다. (0.0195` TIMES `60.052`=1.171)즉, 식초 수용액에는 1.171g의CH _{3} COOH가 들어 있다.∴식초 내의CH _{3} COOH 질량 백분율 ={1.171} over {15.52} TIMES 100`=`7.55%2. 결과 분석 및 토의이번 실험은 이전과는 다르게 오차를 계산할 이론값이 존재하지 않아서 오차를 구할 수 없었다. 하지만 이전에 배웠던 이론들과 이번 실험 결과를 비교 분석해 보면, 강한 염기(NaOH)와 약한 산(C _{2} H _{2} O _{4},CH _{3} COOH)의 중화 적정에서는 당량점이 pH 7 이상인 지점에서 나타난다는 점을 실험으로 확인할 수 있었다.실험 A-1에서 지시약의 변색 범위가 더욱 정밀했더라면 더 정확한(종말점과 당량점의 오차가 거의 없는) 실험 결과를 얻을 수 있었을 것이다. 또한, 표준용액을 제조하는 과정에서, 많은 부피의 표준용액을 만들다 보니실험 B-2에서는, 예상 당량점이 실제 실험 시 측정된 당량점과 차이가 컸다. 이것은 표준용액의 농도가 적절하지 못해서 그랬던 것 같다.3. 참고문헌- 일반화학 Zumdahl 개정 7판- [실험 10. 생활 속의 산, 염기 분석] 예비보고서 (교양화학실 제공)