report 직류회로

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8%
3.0
5.076
5.67
10.5%
4.0
6.793
7.23
6.0%
5.0
8.909
9.16
2.7%
2. 실험결과
(실험1) 직렬회로
① 그래프
그래프의 기울기 : =1.059
그래프
그래프의 기울기 : =5.4835
그래프
그래프의 기울기 : =1.5902
그래프
그래프의 기울기 : =8.1331
(실험2) 병렬회로
① 그래프
그래프의 기울기 : =1.0691
그래프
그래프의 기울기 : =5.0894
그래프
그래프의 기울기 : =1.607
그래프
그래프의 기울기 : =0.5208
(3) 저항값 비교
합성저항
색코드()
실험값()
1.059
5.309
1.536
8.1331
멀티미터()
0.979
5.07
1.46
7.509
상대오차
-8.17%
-4.71%
-5.21%
-8.31%
합성저항
색코드()
536.84
실험값()
1.0691
5.0894
1.607
0.5208
멀티미터()
0.979
5.07
1.46
0.525
상대오차
-9.20%
-0.38%
-10.07%
0.80%
4. 질문 및 토의
(1) 아날로그 전압계와 전류계의 구조와 원리를 찾아보고 전류계의 자체 저항이 매우 작고, 전압계의 자체 저항은 매우 커야 하는 이유를 설명하라.
전류계
영구자석의 N, S극 사이에 자유로이 회전되도록 되어 있는 가동코일이 들어 있다.
전류계: 직렬로 연결→회로에 흐르는 전류가 전류계 내부의 코일을 통과하는 순간 힘을 받게 되고, 받은 힘만큼 코일에 달려 있는 원형 용수철을 끌어당기면서 코일은 회전하게 되어 있다. (힘=탄성력)
이 코일의 앞쪽 끝에 바늘이 달려 있어 코일이 힘을 받아 회전한 만큼 바늘끝이 계기판의 눈금을 가리키도록 되어 있다.
전류계의 내부저항은 회로에 흐르는 전류에 영향을 주지 않도록 매우 작아야 한다.
전압계
전압계의 작동원리는 전류계와 똑같다.
전압계의 구조는 전류계와 거의 동일하나, 단 한가지 큰 저항(자체저항)이 자유로이 회전되도록 되어 있는 가동코일에 직렬로 연결되어 있다.
전압계는 회로에 병렬로 연결하여 사용하므로 회로의 전류에 영향을 적게 주기 위하여 자체 저항을 크게 해야 한다.
(2) 멀티미터로 저항을 측정할 때 저항체를 회로에 연결한 상태에서 저항값을 측정하면 올바른 값을 측정하지 못한다. 이유를 설명하라.
저항체를 회로에 연결해서 측정하면 저항체의 저항과 도선의 저항의 합의 값으로 측정되기 때이다.
(3) 회로를 어떻게 구성했는지 간단하게 그림을 그리고, 전압과 전류는 어떻게 측정했는지 설명하라.
전압을 측정할 때는 병렬로 연결하고, 전류를 측정할 때는 직렬로 연결하는 것만 주의하여 잘 측정 할 수 있었다. 멀티미터를 대기 전 어느정도 값을 예상하여 측정 범위를 두고, 유효숫자 자리 수를 봐 가면서 측정을 하였다.
(4) 저항의 직렬연결과 병렬연결에서 와를 Kirchhoff 법칙을 써서 구하라.
직렬연결
병렬연결
5. 결론 및 검토
이번 실험에서는 전원공급기, 멀티미터와 저항을 이용하여 실험값과 이론값이 어떻게 다른지 알아보았다. 지난 시간에 전원 공급기와 멀티미터 등 사용법을 익혀두어 이번 실험은 빠르게 진행할 수 있었고, 브레드보드를 사용하지 않고 저항을 쉽게 연결하여 실험을 하여서 보다 쉽게 할 수 있었다.
우선 저항의 색코드 값과 멀티미터로 측정한 측정값 사이에서도 오차가 발생했는데, 색코드에 나타난 것과 같이 모두 5% 미만임을 알 수 있었다. 실험1과 실험2에서 전류와 저항을 측정해 총 전류와 저항을 비교할 때도 오차가 있는데, 전원 공급기가 미세하게 변하여 정확하게 맞추기가 힘들어 오차가 조금씩 발생한 것 같다. 실험값과 옴의 법칙을 이용해 저항을 계산해 보니 멀티미터로 측정한 저항 값과 오차가 있었는데, 직렬 연결보다는 병렬 연결에서 더 큰 오차가 발생했다. 이것은 직렬 연결보다 병렬 연결이 측정하기가 더 어려워, 측정방법에 미숙했기 때문인 것 같다.
전압을 측정할 때는 멀티미터를 병렬로 바로 연결하여 측정하여 쉽게 할 수 있었는데, 전류를 측정할 때는 직렬로 연결해야 해서 직렬로 회로를 구성하는 것이 어려웠다. 그리고 저항을 측정할 때는 회로에 연결되어 있는 상태가 아니라, 떨어져 있을 때 측정해야만 측정이 된다는 것도 알게 되었다.
실제로 측정값과 이론값을 비교해보며 옴의 법칙과 Kirchhoff의 법칙 (회로망 내의 한 접점에서 모든 전류의 합은 0이고, 회로망 내의 임의의 닫힌 경로에서 모든 전위차의 합은 0이다.)을 확인해 볼 수 있는 실험이었던 것 같다.

키워드

report 직류회로,   실험방법,   측정값