본문내용
1. 실험 목적
병렬연결에서의 전류와 전압 측정, 키르히호프의 전류법칙 확인, 전류분배법칙 적용 시험
병렬연결된 회로에서 전류와 전압을 정확하게 측정할 수 있다. 키르히호프의 전류법칙을 통해 회로에 흐르는 전류의 관계를 확인할 수 있다. 전류분배법칙을 적용하여 각 저항에 흐르는 전류를 시험해볼 수 있다.
회로에 연결된 저항들이 병렬로 연결되어 있기 때문에 각 저항의 양 끝 전압은 동일하다. 또한 키르히호프의 전류법칙에 의해 회로 전체에 흐르는 전류는 각 저항에 흐르는 전류의 합과 같다. 전류분배법칙에 따르면 병렬 회로에서 전류는 저항의 크기에 반비례하여 분배된다.
따라서 이번 실험을 통해 병렬연결 회로에서의 전압과 전류 측정, 키르히호프의 전류법칙 확인, 전류분배법칙의 적용 등을 종합적으로 이해할 수 있을 것이다. 측정된 결과를 토대로 관련 이론을 검증하고 실험의 오차 등을 분석할 수 있을 것이다.
1.1. 병렬연결에서 전류와 전압을 정확하게 측정한다.
병렬연결 회로에서는 각 저항에 흐르는 전류와 전체 회로에 흐르는 전류를 정확하게 측정할 수 있다. 먼저, 각 저항의 양단에 걸리는 전압은 전원 전압과 동일하다. 이는 병렬연결에서 모든 저항이 동일한 전압을 가지기 때문이다. 따라서 DMM을 사용하여 각 저항의 양단 전압을 측정하면 전원 전압과 일치하는 결과를 얻을 수 있다.
다음으로, 각 저항에 흐르는 전류를 정확하게 측정하기 위해서는 전류계를 직렬로 연결해야 한다. 각 저항에 흐르는 전류를 측정하면 전체 전류의 합과 일치하는 결과를 확인할 수 있다. 이는 키르히호프의 전류법칙에 의해 분기점에서 유입되는 전류의 합과 유출되는 전류의 합이 같아야 한다는 원리를 따른다.
이처럼 병렬연결 회로에서는 DMM을 이용하여 각 저항의 전압을 측정하고, 전류계를 사용하여 각 저항의 전류를 측정함으로써 전압과 전류를 정확하게 파악할 수 있다. 이러한 측정 결과를 통해 회로의 동작 원리와 특성을 이해할 수 있다.
1.2. 키르히호프의 전류법칙을 확인한다.
키르히호프의 전류법칙은 임의의 node에 대하여 유입되는 전류의 총합과 유출되는 전류의 총합이 같다는 법칙이다. 즉, 회로의 한 분기점으로 들어오는 모든 전류의 합과 그 분기점에서 나가는 모든 전류의 합은 서로 동일하다는 것이다.
이 법칙은 분기점에서의 전하보존 법칙을 적용한 것이다. 분기점으로 흘러들어오는 전류의 양은 분기점으로부터 흘러나가는 전류의 양과 동일해야 한다. 따라서 회로의 각 도선에 흐르는 전류의 방향을 정한 다음, 한 분기점에 대해 유입 전류와 유출 전류의 합이 0이 되는지 확인하면 키르히호프의 전류법칙이 성립함을 알 수 있다.
실험에서는 병렬연결된 회로에 전압을 인가하고 각 저항에 흐르는 전류를 측정하여 키르히호프의 전류법칙이 성립함을 확인할 수 있다. Part 2와 Part 3의 실험 결과에서 알 수 있듯이, 병렬 회로 내의 각 저항에 흐르는 전류의 합이 전체 전류와 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 키르히호프의 전류법칙이 성립한다는 것을 알 수 있다.
1.3. 전류분배법칙의 적용을 시험해본다.
전류 분배 법칙의 적용을 시험해본다.
병렬 회로에서는 총 전류 I가 각각의 저항의 값에 따라 나눠진다. 전류는 병렬 회로에서 최대한 저항이 낮은 쪽으로 가려고 하기 때문에 저항이 낮을수록 전류는 높게 흐른다. 이것을 식으로 정리한 것이 전류 분배 법칙이다.
병렬 회로에서 두 저항 R1, R2에 흐르는 전류 I1, I2는 다음과 같이 나타낼 수 있다. I1 = {V} / {R1}, I2 = {V} / {R2}
위 식에서 볼 수 있듯이 병렬 회로에서 저항이 커지면...
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