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1. 실험 목적 및 준비물
1.1. 실험 목적
건전지의 출력저항과 DMM의 입력저항을 측정하는 회로를 설계, 제작, 측정하고 DC Power Supply의 사용법을 익히는 것이 이번 실험의 목적이다. 또한 부하효과(Loading Effect)를 이해하는 것도 중요한 목적이다.
이번 실험을 통해 DMM 및 여러 전자 장비의 조작 방법을 익히는 것뿐만 아니라 실제로 병렬회로, 직렬회로, Pushbutton 등 다양한 회로를 구성해볼 수 있다. 이 실습을 통해 회로 구성과 DMM 장비에 대해 익숙해진다면 앞으로의 전기 회로 설계에 많은 도움이 될 것이다.
1.2. 준비 장비 및 부품
준비 장비 및 부품은 다음과 같다"
- Function generator 1대: 가변 주파수, 진폭의 교류 전압 발생 장비이다.
- DC Power Supply (Regulated DC Power supply(Max 20V 이상)) 1대: 직류 전원 공급 장비로, 최대 20V 이상의 전압을 출력할 수 있다.
- Digital Oscillo (오실로스코프, Probe 2개 포함) 1대: 전기 신호의 파형을 관찰할 수 있는 계측 장비이다.
- Digital Multimeter (DMM, 220V 교류전원 사용) 1대: 전압, 전류, 저항 등을 측정할 수 있는 만능 계측기이다.
- 40cm 연결선: 빨간 선 4개, 검은 선 4개(한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 다른 쪽은 집게): 회로 연결을 위한 선들이다.
- Breadboard (브레드보드, 빵판) 1개: 부품들을 임시로 연결할 수 있는 실험용 기판이다.
- 점퍼와이어 키트 1개: 브레드보드 상에서 부품들을 연결하기 위한 와이어 집합이다.
2. 설계 실습 계획서
2.1. 건전지 내부저항 측정 회로 설계
건전지의 내부저항은 매우 작은 값을 가지고 있다. 이는 건전지의 성능을 나타내는 중요한 지표이다. 부하저항을 Ra, 건전지의 내부저항을 Rb라고 하면, 부하 전압은 Va = Ra / (Ra + Rb) * V와 같이 표현할 수 있다. 여기서 Rb가 0에 가까워질수록 부하 전압과 실제 전압이 같아지게 된다.
따라서 이 실험에서는 건전지의 내부저항을 측정하기 위한 회로를 설계하고자 한다. 먼저 6V 건전지의 전압을 측정하고, 10Ω 저항을 측정한다. 그 다음 건전지와 10Ω 저항, 푸시 버튼을 직렬로 연결하고, 10Ω 저항에 DMM을 병렬로 연결하여 전압을 측정한다. 이를 통해 건전지의 내부 저항 Rb를 구할 수 있다.
구체적인 공식은 다음과 같다. V = 10 / (10 + Rb) * Vb 이므로, 이 식을 이용하여 Rb = 1.181Ω 정도로 매우 작은 저항 값이 측정되었다. 이를 통해 실험 전 예상한 대로 건전지의 내부저항이 매우 작다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 현실적인 회로에서 건전지의 내부저항을 고려하지 않아도 된다는 점을 알 수 있다.
2.2. 전류 및 전압 측정 실험
전류 및 전압 측정 실험에서는 DC Power Supply의 사용법을 익히고, 부하효과(Loading Effect)를 이해하는 것을 목적으로 한다"" 먼저 DC Power Supply의 Output1에 10Ω 저항을 연결하고 화면에 표시된 전압과 전류를 측정한다"" 그 결과 1V 0.1A...
