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1. 직렬 DC 회로
1.1. 직렬 회로의 기본 측정
직렬로 연결된 저항에 12V의 전압을 가했을 때, 각 저항에 걸리는 전압과 전류를 측정하였다. 각 저항의 측정값은 R1=218.14Ω, R2=329.41Ω, R3=464.89Ω이다.
전압계로 측정한 결과, 각 저항의 양단에 걸리는 전압은 V1=2.586V, V2=3.902V, V3=5.504V이다. 또한 암페어미터로 측정한 각 저항의 전류는 IR1=11.85mA, IR2=11.85mA, IR3=11.84mA로 거의 일치하였다.
이를 통해 직렬 회로에서 전류는 각 저항에 동일하게 흐르며, 전압은 저항의 비율에 따라 분배됨을 알 수 있다. 또한 각 저항에 걸리는 전압과 전류를 이용하여 옴의 법칙으로 계산한 총 등가저항은 1.012kΩ으로, 측정한 총 저항값 1.012kΩ, 옴미터로 측정한 1.013kΩ과 잘 일치하였다. 이를 통해 직렬 회로에서 전압 및 전류 관계가 잘 성립함을 확인할 수 있었다. [1]
1.2. 전압 분배 법칙
직렬 회로에서 전압은 전압 분배 법칙에 따라 저항 값의 비율에 비례하여 나뉘게 된다.
각 저항에 걸리는 전압은 Vn = (Rn / Req) * V 의 식으로 계산할 수 있다. 여기서 Vn은 n번째 저항의 전압, Rn은 n번째 저항의 값, Req는 전체 직렬 저항의 합, V는 전원 전압이다.
따라서 직렬 회로에서 각 저항에 걸리는 전압은 그 저항값의 비율에 따라 분배된다. 예를 들어 R1 = 100Ω, R2 = 300Ω, R3 = 500Ω인 회로에 12V가 걸려 있다면, V1 = (100Ω / 900Ω) * 12V = 1.33V, V2 = (300Ω / 900Ω) * 12V = 4V, V3 = (500Ω / 900Ω) * 12V = 6.67V가 된다.
이처럼 전압 분배 법칙을 통해 직렬 회로에서 각 저항에 걸리는 전압을 계산할 수 있으며, 실제 측정값과 이론값이 잘 일치함을 확인할 수 있다. 또한 저항의 비율이 크게 차이 날 경우, 큰 저항에 대부분의 전압이 걸리는 것도 전압 분배 법칙으로 설명할 수 있다. [1,2]
1.3. 개방 회로
개방 회로의 경우, 전류가 한 노드로 들어와 빠져나갈 수 없기 때문에 전류가 흐르지 않는다. 따라서 V=IR 관계식에 의해 전압 또한 측정되지 않는다. 그러나 V3를 측정하는 경우에는 개방 회로를 연결하여 폐회로를 구성해주기 때문에 전압이 정상적으로 측정된다. 이에 V1와 V2의 측정값은 0이 되고 V3는 전원 공급장치에서 가해준 16V와 근사한 16.06V를 나타낸다. 이를 통해 개방 회로에서는 전류가 흐르지 않기 때문에 전압이 측정되지 않으며, 회로가 연결되어야 전압이 정상적으로 측정될 수 있다는 것을 알 수 있다.
2. 병렬 저항
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