소개글
"키르히호프의 법칙 북스힐"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 원리
1.3. 실험 방법
2. 실험 결과 및 데이터
2.1. 회로 1
2.2. 회로 2
2.3. 회로 3
2.4. 회로 4
3. 실험 결과 분석
3.1. 실험 결과 분석
3.2. 오차 원인 분석
4. 결론
4.1. 실험 결과에 대한 고찰
4.2. 추가 실험 제안
5. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 키르히호프의 제 1법칙과 제 2법칙을 이해하고, 실험을 통해 이를 확인하는 것이다."
이번 실험은 전류가 흐르는 점에서 들어가는 방향과 나오는 방향의 전류값을 측정하고 이론값과 비교하여 키르히호프의 법칙을 확인하는 것이 실험의 목표이다.
1.2. 실험 원리
키르히호프의 전류 법칙과 전압 법칙은 전기회로에서 성립하는 물리 법칙이다.
키르히호프의 제1법칙(전류 법칙)은 전류가 흐르는 점에서 들어오는 전류의 합과 나가는 전류의 합이 같다는 것이다. 이는 전하량 보존 법칙에 기반한 것으로, 전류가 흐르는 회로에서 전하가 생겨나거나 사라지지 않기 때문이다. 즉, 전류의 합은 항상 0이 된다.
키르히호프의 제2법칙(전압 법칙)은 폐회로에서 전지의 전압이 회로 내 저항에 의한 전압 강하의 총합과 같다는 것이다. 이는 에너지 보존 법칙에 기반한 것으로, 전기 회로에서 에너지가 보존되어야 한다는 원리이다. 즉, 폐회로 내에서 전지의 전압이 발생시키는 전압과 저항에 의한 전압 강하의 총합이 0이 된다.
이번 실험에서는 다양한 회로 구조에서 키르히호프의 법칙이 성립함을 직접 확인하고자 하였다. 전류와 전압의 이론값을 계산하고 실험을 통해 측정된 값과 비교하여 오차율을 분석함으로써, 키르히호프의 법칙이 실제로도 잘 성립하고 있음을 보이고자 하였다.
1.3. 실험 방법
실험 방법은 다음과 같다.
회로1 실험에서 1) 회로에 사용할 저항과 건전지의 저항값과 전압을 멀티테스터기로 측정한다. 2) 건전지, 저항 등의 실험장치를 이용하여 회로를 구성한다. 3) 전류계를 통해 들어가는 방향과 나오는 방향의 전류값을 측정한다. 4) 회로의 구성을 고려하여 이론 상의 전류값을 계산한다. 5) 측정한 전류값과 계산한 전류값을 비교하여 상대오차를 구한다. 6) 회로2, 회로3, 회로4도 유사하게 실험을 진행한다.
2. 실험 결과 및 데이터
2.1. 회로 1
회로 1에서는 전류가 정확히 들어오는 방향과 나가는 방향에 따라 양 방향으로 측정되었다. 회로 1에서 들어오는 전류 I2와 나가는 전류 I3의 실험값 평균은 각각 8 μA와 -8 μA로 거의 동일한 크기를 가진다. 이를 통해 키르히호프의 제1법칙이 성립한다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 전기 회로의 특정 지점에 들어오는 전류의 합과 나가는 전류의 합이 같다는 법칙이 성립하는 것이다.
또한 회로 1의 실험값과 이론값을 비교해보면, I2의 경우 실험값은 8 μA, 이론값은 12.39 μA로 약 0.73%의 오차율을 보인다. I3의 경우 실험값은 -8 μA, 이론값은 -12.39 μA로 약 0.73%의 오차율을 보인다. 이를 통해 실험값과 이론값이 매우 근사한 값을 나타내어 키르히호프의 제2법칙 또한 성립한다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 폐회로 내에서 전압 강하의 합과 전압원의 기전력의 합이 일치한다는 법칙이 성립하는 것이다.
이처럼 회로 1의 실험을 통해 키르히호프의 법칙이 성립함을 확인할 수 있었다. 전류의 방향과 크기를 정확히 측정하고, 이를 이론값과 비교하여 오차율을 계산함으로써 실험 결과를 검증할 수 있었다. 이는 키르히호프의 법칙이 실제 전기 회로에서도 유효하게 적용된다는 것을 보여주는 결과라고 할 수 있다.
2.2. 회로 2
회로 2 실험에서는 건전지와...
참고 자료
대학물리학교재편찬위원회, “대학물리학Ⅱ”, 북스힐, 2020년, p668-671
동국대학교 일반물리학실험 교재편찬위원회, “일반물리학실험”, 북스힐, 2019년, p187-200
1주차 실험 OT 영상 https://youtu.be/MlI3r8iYV-k]
[예비주차 키르히호프의 법칙 실험 요약영상 https://youtu.be/8fSOJXjc2pY]
[13주차- 비대면 실험 5&6 https://youtu.be/Fyf5ps7lrCw]
[이공대생을 위한 일반물리학실험, 경기대학교 일반물리학실험 교재편찬위원회, 북스힐]
경기대학교 일반물리학실험교재편찬위원회, 『(이·공대생을 위한) 일반물리학실험』, 북스힐, 2007.
Raymond A. Serway, John W. Jewett, 『최신대학물리학Ⅱ』, 북스힐, 2014.
“옴의 법칙”, <물리학백과>, http://www.kps.or.kr
“키르히호프의 법칙”, <세계과학>, http://www.sgs.co.kr/kr/
“키르히호프의 법칙”, <자동차용어사전>, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1660216&cid=50324&categoryId=50324
“키르히호프의 법칙”, , https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=941173&cid=47338&categoryId=47338
1
2
3
4
5
6
7