본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 습동선형 Wheatstone Bridge 회로를 이용하여 저항값을 모르는 저항기의 저항을 정밀하게 측정하고, 이 과정에서 Ohm의 법칙과 저항의 정의를 이해하는 것이다. 또한 색띠 저항기의 색띠(색코드, color code)를 읽어 저항값을 알아내는 방법을 익히는 것이 목적이다.""
1.2. 실험 장치
실험 장치는 Wheatstone Bridge 회로로 구성되어 있다. Wheatstone Bridge는 저항 측정에 사용되는 장치로, 네 개의 저항(R1, R2, R3, Rx)으로 이루어져 있다. 이 중 R1, R2, R3는 알려진 기지저항이며, Rx는 측정하고자 하는 미지저항이다.
Wheatstone Bridge 회로에는 전압계와 검류계가 연결되어 있다. 전압계는 회로의 양 끝단 전압을 측정하고, 검류계는 회로에 흐르는 전류를 측정한다. 전압계와 검류계를 통해 브리지 회로의 평형 상태를 확인할 수 있다.
또한 이 실험에서는 슬라이딩 프로브가 장착된 버니어 캘리퍼스를 사용하여 저항선의 길이를 측정한다. 저항선의 길이 측정을 통해 미지저항 Rx의 값을 구할 수 있다.
2. Wheatstone Bridge를 이용한 저항 측정
2.1. Wheatstone Bridge의 원리
Wheatstone Bridge의 원리는 다음과 같다""
Wheatstone Bridge는 미지저항을 정밀하게 측정할 수 있는 직류 전기회로이다"" Wheatstone Bridge는 4개의 저항이 정사각형 모양으로 연결되어 있는 회로로, 대각선상의 두 점 사이에 전압이 0이 되는 균형 상태를 이용하여 미지저항 값을 구한다""
Wheatstone Bridge에서 R1, R2, R3, Rx의 4개의 저항이 연결되어 있고, 전압 공급원 V와 검류계가 대각선 방향으로 연결된다"" 이때 전류가 흐르지 않는 균형 상태가 되면, 다음의 관계식이 성립한다""
R1/R2 = Rx/R3
이 관계식을 이용하면 미지저항 Rx를 쉽게 구할 수 있다"" 즉, 기지저항 R1, R2, R3를 알고 있다면 Rx = (R2/R1) * R3가 성립한다""
이처럼 Wheatstone Bridge를 이용하면 미지저항의 값을 정밀하게 측정할 수 있으며, 전압이나 전류를 직접 측정할 필요 없이 저항값만으로 계산할 수 있다는 장점이 있다""
2.2. 실험 절차
Wheatstone Bridge를 이용한 실험 절차는 다음과 같다.
Wheatstone Bridge 시스템에는 기지저항(Rs)과 미지저항(Rx)이 직렬로 연결되어 있다. 실험의 첫 번째 단계는 기지저항과 미지저항의 색띠 저항값(R_s^색띠, R_x^색띠)과 멀티미터로 측정한 저항값(R_s^멀티, R_x^멀티)을 각각 기록하는 것이다. 이를 통해 색띠 저항기로 읽은 저항값과 실제 측정값의 차이를 확인할 수 있다.
다음으로 저항선의 길이 L을 버니어 캘리퍼스로 측정하고 기록한다. 이때 정확한 길이 측정이 중요하다.
그 후 미지저항을 선택하여 Wheatstone Bridge 실험을 진행한다. 먼저 기지저항 Rs^멀티 값을 선택한다. 그리고 Wheatstone Bridge의 양단에는 전류가 흐르지 않도록 하며, 그때의 저항선 길이 l_1, l_2를 측정한다. 이 값들을 이용하여 미지저항 Rx^WB를 계산한다. 계산식은 Rx^WB = Rs^멀티 * (l_2/l_1...
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