◎ 저항, 전압, 전류의 측정1. 목 적DMM을 이용한 저항, 전압, 전류의 측정방법을 익힌다. 색깔로 표시된 저항값과 실제저항값의 오차, 그리고 분포를 실험으로 확인한다.2. 실험준비물(1개조)건전지(6V, 4FM형) 1 개직류전원 : [가변 전압안정 직류전원(15V 이상), 2~2채널] 1대DMM : (110V 또는 220V) 1대탄소저항 : (10kΩ, 1/8 W, 20%) 30개가변저항 : (20kΩ, 2 W) 1개점퍼선 : 10cm 5개3. 실험계획서3.1 고정저항 측정(1) DMM을 사용하여 저항(10kΩ, 30개)과 그 오차를 측정하려고 한다. 또한 그 분포도를 그리고 표준편차를 구하려고 한다. DMM의 조작방법(기능스위치의 위치, 측정범위, 전선의 연결 등)을 쓰고 측정할 수 있는 연결도를 1,2,3장의 내용과 그림을 참조하여 설계하고, 그것을 제출하라. 또 분포도를 예상하라.⇒ ① mA, A ①⑥ Power In let② 20A ①⑦ Current 체크 Fuse③ Display Panel④ Unit Indicator⑤ 0 Ω ADJ⑥ POWER⑦ Range⑧ continity⑨ Ω⑩ ~A = A⑪ ~V = V⑫ dBm⑬ HOLD⑭ V/Ω/dBm ▽⑮ COM< DMM의 외관 >전압과 저항을 측정할때는 하나의 도입선(lead)은 (V, Ω)이 표시된 곳에, 다른 하나의 도입선은 COM(common)이라 표시된 곳에 연결하여 측정한다. 전류를 측정할 때는 COM은 그대로 두고 나머지 하나를 “A" 또는 ”mA"라 표시된 것에 연결해 측정함.① 전압 측정전원내부저항 Rin(Rin) DMM DMMRL RD RD저항전압측정 출력전압측정- 그림 1 -전압을 측정할 때는 그림 1처럼 DMM을 병렬로 연력하여 측정한다. 이렇게 연결 하면 측정하고자 하는 전압에 의해 DMM의 내부에 장치되어 있는 매우 큰 저항 (일반적으로 수 MΩ)에 대단히 작은 전류가 흐르며 DMM은 이 저항에 걸리는 전 압을 측정하여 그갑을 표시한다. 그러므로 DMM을 통하여 전류가 흐르지 않으면 전압은 0V로 표시됨.그런데 그림 1와 같이 DMM을 연결하면 부하저항 RL과 DMM의 내부저항 RD가 병렬로 연력되어 병렬저항 값은 RL보다 작아지므로 측정전압은 DMM을 연결하 지 않았을 때보다 작아진다. 이러한 DMM의 영향을 최소화하기 위하여 매우 큰 저항이 DMM의 내부에서 연결되며, 전압을 측정할 경우에 외부에서 본 DMM의 저항은 무한대라고 가정할 수 있다.② 전류 측정어떤 회로에 흐르는 전류를 측정할 때는 그림 2와전원내부저항 같이 일단 회로를 끊은 후 그 사이에 DMM을 직렬(Rin) DMM 로 연결하여 측정. 이렇게 연결하면 측정하고자 하는 전류에 의해 DMM의 내부에 장치된 매우 작은저항에 전압에 전압이 걸리며 DMM은 이 전압을측정하여 전류를 계산 그 값을 표시. 즉 측정대상단 자에 있는 저항에 비해 매우 작은 저항을 DMM의 내부에서 연결하여 측정하고자 하는 전류가 거의 변 - 그림 2 - 하지 않도록 한 상태에서 전류를 측정하며, 이 경우 DMM의 저항은 0으로 볼 수 있다.③ 저항 측정DMM 저항을 측정할 때에는 그림 3와 같이 저항의 양단에 DMM 을 연결한다. 이렇게 연결하면 DMM의 내부에 있는 고정전 원에 의해 측정대상 저항에 전류가 흐르며 이 전류가 DMM 내부의 저항(측정대상 저항보다 대단히 작다)을 통해 흐를 때 - 그림 3 - DMM은 이 내부저항에 걸리는 전압을 측정하여 저항을 계산 하고 그 값을 표시한다. 그러므로 저항측정모드에서는 DMM 의 Ω과 COM 단자 사이에 전압이 발생되며 이 전압을 다른 DMM으로 측정할 수 있다. 저항이 회로에 연결되어 있으면 다른 경로로도 전류가 흐르므로 반드시 저항을 회로에서 분리하여 측정하여야 한다④ 주의사항같이 DMM을 사용하여 측정할 때에는 DMM을 연결함으로써 전류가 흐를 수 있는 폐 회로가 구성되어야 한다. 주의할 점은 측정단위(V, A, Ω)를 바꿀 때마다 DMM 내부의 연결상태가 바뀌고 측정범위를 바꾸면 DMM내부에 연결된 소자의 값이 바뀌므로 DMM을 연결하기 전에 먼저 측정단위와 가장 잘 맞는 범위에서 표시된 값을 읽어야 한 다. 특히 전류를 측정할 때 측정값이 측정범위를 벗어나면 DMM 내부의 저항이나 퓨 즈가 타버리므로 각별히 주의해야 한다.(2) 두 개의 저항을 병렬로 연결하여 사용하면 편차가 작아질 것인가? (Y 또는 N? 그 이유는 무엇인가?) 실험방법을 쓰고 회로도를 그려라. 주어진 저항(10kΩ, 30개)을 사용하라.⇒ Y : 오차를 X라 하면 10kΩ±X 2개를 직렬 연결하여측정할 때는 오차가 그대로 나오지만 병렬로 연력하면+=DMM위의 보는 식과 같이 오차가 줄어들 것이다. 저항의 병렬측정 연결그러므로 편차가 줄어들것이다.(3) 가변저항의 측정가변저항은 고정저항과 달리 세 개의 단자가 있다. 가변저항의 최대저항을 측정하고 저항이 변하는 것을 측정하고자 한다. 측정회로를 그리고 방법을 써라.⇒DMM DMM최대저항측정법 저항이 변하는값 측정처음에는 끝부분에 연결하여 측정 후 최대저항을 얻는다.그리고 중간단자에 연결해서 움직이며 가변저항을 측정한다.3.2 전압측정 및 직류전원(1) DMM을 사용하여 6V 건전지의 전압을 측정하려고 한다. DMM의 조작순서(출력전압을 모른다고 가정하고 기능스위치의 위치, 측정범위, 전선의 연결 등), 측정할 수 있는 회 로, 예상전압, 조작방법을 고안하여 제출하라.⇒ 기능스위치를 측정하고자 하는 측정단위인Vdc에 맞추어 놓고 측정한다. 전압을 측정할때는 하나의 도입선(lead)은 V가 표시된 곳에, +다른 하나의 도입선은 COM(common)이라 DMM표시된 곳에 연결하여 측정한다. -DMM을 최대 범위에 맞추어 놓고 조금씩내려가면서 측정한다 측정할 수 있는 회로예상전압 : 4V(2) 가변 전압안정 직류전원(regulated de power supply)을 사용하여 ? 채널의 출력이 직 류 5V가 되도록 하려고 한다. 조작방법을 고안하여 제출하라.⇒ 전압 조절 다이얼을 통해 전압을 5V로 맞춰놓고 최대 전류를 1A로 설정한 후 5Ω의 저항을 넣으면 된다옴의 법칙 :V=IR최대전류와 저항기의 곱이 5를 넘지 않으면 5V는 유지된다.(3) 전류측정 : 실험실에서 사용자의 조작미숙으로 가장 많이 고장나는 장비가 전류측정기 또는 DMM의 전류측정부이다. 충분한 실험준비는 실험시간의 단축뿐만 아니라 장비의 고장을 줄이는 효과를 가져온다. 5V 직류전원에 10kΩ 저항이 연결된 회로에서 저항에 흐르는 전류를 측정하는 연결도를 그리고 DMM의 조작방법, 전류측정방법을 제출하라.예상전류는 얼마인가 ?⇒ DMM을 직렬로 연결하여 측정한다. 이렇게 연결하면 측정 하고자 하는 전류에 의해 DMM내부에 장치된 매우 작은 저항에 전압이 걸리며 DMM은 이 전압을 측정하여 전류를 DMM 계산하고 그 값을 표시한다. DMM의 저항을 0으로 볼때 즉, 측정대상단자에 있는 저항에 비해 매우 작은 저항 을 DMM의 내부에서 연결하여 측정하고자 하는 전류가 거 의 변하지 않도록 한 상태에서 전류를 측정해야 한다.V=IR -> 5=Ix1000I=0.5mA전류의 예상치는0.5mA이다.DMM을 전류연결도의 예상치에 맞추어 높은 범위에서 점점 낮은 범위로 좁혀 가며측정한다.3.4 5kΩ, 10kΩ 저항이 병렬연결된 저항에 5kΩ 저항이 직렬연결되어 있다. 이것의 양단에 5V 전원(Power supply)이 연결되어 있는 회로를 그리고, 또 각각의 저항에 걸리는 전 압, 각각의 전선에 흐르는 전류를 측정하는 회로를 그려서 제출하라. DMM이 한 대뿐 이라고 가정하고 전압측정, 전류측정을 각각 그린 후 각 경우의 DMM 조작방법을 설명 하라. 또 각각의 전압과 전류를 계산하라.⇒ 5kΩ5kΩ5kΩ,10kΩ 저항이 병렬 연결된10kΩ 저항에 5kΩ이 직렬연결되어있는 회로도5VDMM병렬로 연결된 저항의 전압 측정DMM직렬로 연결된 저항의 전압 측정5KΩ5KΩ10KΩ DMM직렬연결되어있는저항의 전류측정5V5kΩ 5kΩDMM 5kΩ 5kΩ10kΩ 10kΩDMM5V 5V병렬저항 5kΩ 전류측정 병렬저항 10kΩ 전류측정DMM을 최대측정 범위에 맞춘 후 범위를 낮추면서 측정한다.◎ 계산 값전체 저항 : 25000/3Ω전체 전류가 흐르는 값: 5=I × 25000/3I=0.6mA직렬 연결 5KΩ에 흐르는 전압 값 : 0.6mA × 5kΩ = 3V병렬 연결 5kΩ에 흐르는 전압 값 : 5V - 3V =2V병렬 연결 10kΩ에 흐르는 전압 값 : 5V - 3V =2V직렬 연결 5kΩ에 흐르는 전류 값:0.6mA(직렬연결에서는 전류 일정)병렬 연결 5kΩ에 흐르는 전류 값: 2V / 5kΩ = 0.4mA병렬 연결 10kΩ에 흐르는 전류 값:2V / 10kΩ = 0.2mA3.5 교류전압을 사용하는 DMM에서 DMM의 COM단자와 플러그(Plug)의 접지단자 사이의 저항을 측정하면 얼마나 되겠는가?⇒ 만약 접지선이 존재한다면 DMM의 COM 단자와 플러그(Plug)의 접지단자 사이의 저항은 0 Ω이 된다.4. 실험내용 및 절차4.1 DMM을 저항측정모드에 설정(setting)하고 측정범위를 잘 조정한 후, DMM을 사용하여 저항(10kΩ,30개)을 측정하여 기록하라.4.2 저항(10kΩ,30ro)을 두 개씩 병렬 연결하여 각각의 저항을 측정하여 기록하라.4.3 가변저항을 변화시키면서(적어도 세 번) 각 단자 사이의 저항을 측정하여 기록하 라.4.4 DMM을 dc 전압측정모드에 설정하고 측정범위를 잘 조정한 후, DMM을 사용하여 6V 건전지의 전압을 측정하여 기록하라.4.5가변 전압안정 직류전원(regulated dc power supply)을 사용하여 A채널의 출력이 직류 5V가 되도록 전원의 전압표시기를 읽어 조정한 후, DMM으로 측정, 기록하라.4.6 DMM을 전류측정모드에 설정하고 측정범위를 최대로 조정하라. 5V 직류전원(dc power supply), 10kΩ,DMM을 직렬로 연결하여 전류를 측정하라. 측정범위를 낮춰가면서 가능한 한 정확한 전류를 읽고 기록하라. 적대로 실제 전류가 측정범위를 넘어가지 않도록 주의하라
