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자연과학 업로드 일반대학 물리학 - 옴의 법칙 (전류,전압 측정)

[자연과학] 일반대학 물리학 - 옴의 법칙 (전류,전압 측정)

1. 주 제

옴의 법칙 (전류전압 측정)

2. 목 적

저항체와 기전력으로 구성된 회로에 걸리는 전압과 이 회로에 흐르는 전류를 전압계와 전류게로 측정하여 옴의 법칙과 키르히호프의 법칙을 확인한 후 저항을 구하고 저항 색코드를 익힌다.

3. 관련이론

옴의 법칙

1826년 G.S.옴이 발견한 물리학의 기본법칙의 하나이다. 전위차를 V, 전류의 세기를 I, 전기저항을 R라 하면, V〓IR의 관계가 성립한다. 균일한 크기의 물질에서 R는 길이 l에 비례하고 단면적 A에 반비례하며 R〓ρl/A이다. 여기서 ρ는 물질 고유의 상수이며 비저항이라 한다(ρ의 역수 σ는 전도율). 등방성(等方性) 물질에서는 전류의 방향과 전기장의 방향이 일치하므로 벡터 형식으로 i〓σE라 쓸 수 있다. 비등방성 물질이나 외부자기장 등이 있는 물질에서는 일반적으로σ는 텐서량이 되며, 그 성분은 미시적 구조 및 외부장(外部場) 세기에 의해 결정된다. 이로부터 회로에 관한 키르히호프의 법칙이나 콘덴서와 인덕턴스를 포함한 교류회로의 기초방정식을 유도할 수 있다. 접촉저항 광석검파기 금속정류기 2극진공관 트랜지스터 등의 회로요소는 이 법칙을 따르지 않는다.

어느 저항체에 걸리는 전압 V와 이에 흐르는 전류 I 사이에는 다음과 같은 식이 성립한다. 즉 전류 I는 가해준 전압 V에 비례한다.

V〓RI(1)

여기에서 R은 그 저항체의 저항이다.

여기서 저항은 직렬 연결법과 병렬 연결법이 있다.

직렬 연결에서

Rs〓R1+R2+R3+(2)

병렬 연결에서

1/Rs 〓 1/R₁+1/R₂+1/R₃+(3)

여기에서 I〓Δq/Δt 이므로 그 단위는 [coul/sec]〓[ampere]이고, V〓W/q 이므로 그 단위는 [joule/coul]〓[volt]이다. R〓VI 이므로 그 단위는 [volt/ampere]〓[ohm] 이다.

4 . Materials

옴의 법칙 실험용 측정 명판, 디지털 멀티메터 2, 직렬 연결 저항박스, 병렬 연결 저항박스, 전원장치, 연결선, 측정용 미지저항 박스

5 . Method

(가) 저항전류 특성의 측정

(1) 그림 2(a)의 부하 단자 1,1`에 그림(b)와 같은 가변 표준저항(부하저항) R을 접속한다.

(2) 레오스타트 저항기 Rs의 슬립판을 전압계 V의 지시가 영으로 된 위치에 조정하고, R[kΩ]을 최대의 위치로 해 둔다.

(3) 스위치 S를 닫고, V의 지시를 점차 증가시켜, 일정전압 V1[V]로 되도록 Rs를 조정한다. 이때 전류계mA의 지시 I[mA]를 읽는다.

(4) 일정전압 V1[V]로 유지하고, R(kΩ)를 조금씩 감소시키면서, 그때 그때의 전류계 I[mA]의 지시를 읽는다

(5) 일정전압 V1[V] 일정 대신에 V2[V], V3[V]일정으로 바꾸어, (2), (3), (4)의 요령으로 각 전압에서의 R[kΩ]와 I[mA]와의 관계를 기록한다.

[주] 가변표준저항기로 플러그형 저항기, 다이얼형 저항기를 사용하는 경우, 정격용량을 넘지 않도록 주위할 것.

(나) 전압전류 특성의 측정

(1) 그림 2(a)의 부하단자1, 1`에 그림 (c)와 같은 고정저항기(부하저항) R을 접속한다.

(2) 레오스타트 저항기 Rs의 슬립판을 V의 지시가 영으로 되게 놓고, R의 저항치 R1[kΩ]을 기록한다.

(3) S를 달고, 전압계의 지시가 점차 증가하도록 Rs를 조정하면서, 그때의 전압V[V]에서의 전류계의 지시I[mA]를 읽는다.

(4) R의 값을 R2, R3 [kΩ]으로 바꾸고, (2), (3)의 요령으로 전압 V[V]와 전류 I[mA]의 관계를 구한다.

(3) 미지저항 측정

미지 저항박스가 있으면, 그것을 이용하

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