[기초전자실험 레포트] 실험 주제: 전압 배율기와 전류 분류기 결과보고서

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목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험
4. 결과 검토
5. 기타

본문내용

적인 Rs의 값을 구하는 식을 유도해보자.
전류 분배법칙에 의하면 Ia=Rs/(Rs+ra)*I이고
전류측정의 확대비율 m=I/Ia 이라 하면
m=(Rs+ra)/Rs=1+ra/Rs
따라서 Rs=ra/(m-1)
3. 실험
실험 장비:
직류전원 공급장치, 디지털 멀티미터, 브레드 보드,
저항 (100[Ω], 200[Ω], 300[Ω], 1[KΩ])
3-1. 전압 배율기
위의 그림과 같은 형태로, 저항 Rm=100[Ω] 에 연결한 RMt의 값에 따른, 전체 전류 I=10[mA]가 되기 위해 인가해야 하는 직류전원 V의 값을 표에 기록하였다.
RMt
0(연결하지 않음)
100[Ω]
200[Ω]
300[Ω]
1[KΩ]
V
1.09
2.09
3.08
4.09
10.93
3-2. 전류 분류기
위의 실험회로를 구성해보았다. 먼저 저항 Rm=100Ω을 연결했다.
Rs를 연결하지 않은 상태, 100Ω의 저항 1개를 연결한 상태, 2개를 연결한 상태, 3개를 연결한 상태, 4개를 연결한 상태에서 전체전류 I=10mA가 되도록 직류전원 V를 조절하고, 각각에 대해서 전체전류 I를 측정하여 표로 나타내었다.
Rs
0(연결하지 않음)
100[Ω]×1
100[Ω]×2
100[Ω]×3
100[Ω]×4
V
10[mA]
19.32[mA]
28.98[mA]
38.34[mA]
47.32[mA]
4. 결과 검토
(1) [표7-1]을 보면 RMt값이 클수록 직류전원 V의 값이 증가한다는 걸 안다.
I=V/R(옴의 법칙)로부터, I=10[mA]로 일정하므로 RMt의 값이 커짐에 따라 직류전원 V의 값도 같은 비율로 커지는 게 당연하다. RMt가 커지면 회로에 인가(측정)할 수 있는 전압의 크기도 커지는 걸 알 수 있다.
(2) 직렬회로에서 전압강하는 저항에 비례하므로 저항이 큰 배율기 RMt를 직렬로 연결하면 에서 대부분의 전압강하가 RMt에서 이루어진다. 이를 통해 작은 용량의 멀티미터로 큰 전압을 측정할 수 있다.
(3) 아래 5. 간단한 고찰에 적어놓은 이론치를 기준으로 분석해보면 분류 저항 Rs를 1개 연결 할 때 전체 전류 I=20[mA]고 2개 연결할 때는 I=30[mA]임을 안다.
Rs를 추가적으로 연결함에 따라 병렬회로의 등가저항은 감소한다. 따라서 전체 전류는 증가한다. Rs를 많이 연결함에 따라 회로에 흘릴 수 있는 전류의 크기도 커짐을 알 수 있다.
(4) 저항의 크기가 작은 저항 Rs를 내부저항 Rm에 병렬로 연결하면 대부분의 전류가 Rs에서 흐른다. 이를 통해 작은 용량의 멀티미터로 큰 전류를 측정할 수 있게 된다.
(5)
내부저항 Rm이 90[Ω]이고 최대 스케일 전류 Im이 10[mA]인 전류계에 Rs를 연결하여 100[mA]의 측정 범위를 가지도록 만들어 보았다.
먼저 직류전원 V의 값을 구하여야 한다.
V=IR=90×0.01=0.9[V]
그 다음은 Rs의 값을 계산해야 한다. 위에서 구한 공식 Rs=Rm/(m-1)을 이용하도록 한다. 측정 범위는 10배 확대해야하므로 m=10이다.
따라서 Rs=Rm/(m-1)=90[Ω]/9=10[Ω]
위 회로를 PSpice로 시뮬레이션하고 결과를 표에 기록했다.
Rs
Im
Is
10[Ω]
10[mA]
90[mA]
5. 기타
[3. 실험-1]에서 전압분배기 실험의 이론값을 따로 계산해보았다.
RMt
0(연결하지 않음)
100[Ω]
200[Ω]
300[Ω]
1[KΩ]
V
1[V]
2[V]
3[V]
4[V]
11[V]
[3. 실험-2]에서 전류분류기 실험의 이론값을 따로 계산해보았다.
Rs
0(연결하지 않음)
100[Ω]×1
100[Ω]×2
100[Ω]×3
100[Ω]×4
V
10[mA]
20[mA]
30[mA]
40[mA]
50[mA]

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기초전자실험,   전압,   배율기,   전류,   분류기,   결과보고서