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1. 실험 목적 및 준비물
1.1. 실험 목적
실험 목적은 DMM으로 건전지와 외부저항의 회로를 이용해 건전지의 내부저항을 측정하고, 과전류가 흘렀을 때 나타나는 현상을 관찰하며, DMM을 이용한 전압 측정 시 기준 설정의 중요성과 DMM의 입력저항으로 인한 부하 효과를 이해하는 것이다.
구체적으로는 다음과 같다:
- 건전지의 내부 저항을 측정하여 그 값이 매우 작음을 확인한다.
- 과전류가 흐를 때 나타나는 현상, 즉 DC Power Supply의 동작 특성을 관찰한다.
- 전압을 측정할 때 기준점 설정의 중요성을 인지한다.
- DMM의 입력저항과 외부저항 간의 차이로 인한 부하 효과를 이해한다.
- 교류 전압 측정 시 실효치의 정의와 의미를 파악한다.
1.2. 준비물
실험에 필요한 준비물은 다음과 같다.
Function generator 1대, DC Power Supply(Regulated DC Power Supply(Max 20V 이상)) 1대, Digital Oscilloscope(오실로스코프, Probe 2개 포함) 1대, Digital Multimeter(DMM, 220V 교류전원 사용) 1대, 40cm 연결선: 빨간 선 4개, 검은 선 4개(한쪽은 계측기에 꼽을 수 있는 잭, 다른 쪽은 집게), Breadboard(브레드보드, 빵판) 1개, 점퍼와이어 키트 1개이다."
2. 설계 실습 계획서
2.1. 건전지의 내부저항 측정 회로 설계
건전지의 내부저항 측정 회로 설계는 다음과 같다. 건전지의 내부저항은 매우 작은 값을 가질 것으로 예상된다. 부하저항을 Ra, 건전지 내부 저항을 Rb라 하면, 전압은 Va = Ra / (Ra + Rb) * V 라 할 수 있다. Rb가 0에 가까워질수록 부하전압과 실제 전압이 같아져야 하기 때문이다.
이를 위해 건전지와 10 Ω 저항, Pushbutton을 직렬로 연결하고, 10 Ω 저항에 DMM을 병렬로 연결하여 전압을 측정한다. 이를 통해 내부저항 Rb를 계산할 수 있다. 전력은 V^2 / R = 6 / (Rb + 10) 와 같이 구할 수 있다. 이러한 회로 설계를 통해 건전지의 내부저항을 최소한의 전력 소비로 측정할 수 있다.
2.2. 과전류 현상 관찰
과전류 현상은 회로에 허용 이상의 전류가 흐르는 경우를 말한다. 이는 회로 구성에 문제가 있거나 부하 저항이 너무 작은 경우에 발생할 수 있다. 전원 공급 장치의 최대 출력 전류를 초과하여 회로에 전류가 흐르게 되면 부하 저항이 감당할 수 있는 전력을 초과하여 과열 및 파손의 위험이 있다.
따라서 과전류 현상을 관찰하는 실험을 통해 전원 공급 장치의 출력 전류 제한 기능을 확인하고, 부하에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 것이 중요하다. ...
