소개글
"미지저항측정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 기본 원리
1.3. 실험 장비
2. 실험 과정
2.1. 실험 준비
2.2. 기지저항의 측정
2.3. 미지저항의 측정
2.4. 측정값 기록
3. 실험 결과 분석
3.1. 기지저항과 미지저항의 관계
3.2. 오차 분석
3.3. 오차 발생 원인
4. 실험 결론
4.1. 실험 목표 달성
4.2. Ohm의 법칙과 저항의 정의 적용
5. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 Wheatstone Bridge 시스템을 이용하여 미지저항을 측정하고, Ohm의 법칙과 저항의 정의를 이해하는 것이다.""
1.2. 실험 기본 원리
휘트스톤 브리지의 기본 원리는 다음과 같다.
휘트스톤 브리지는 4개의 저항으로 구성되어 있다. 이 때 기지저항 R₁, R₃와 미지저항 R₂, Rx가 병렬로 연결되어 있다. 만약 브리지가 평형을 이루어 검류계에 전류가 흐르지 않는다면, 다음의 조건을 만족해야 한다.
R₁I₁ = R₃I₃
R₂I₂ = RxIx
또한 검류계에 전류가 흐르지 않으므로, I₁ = I₂, I₃ = Ix가 성립한다. 이에 따라 식 (1)은 다음과 같이 변형될 수 있다.
R₁I₂ = R₃Ix
식 (2)를 식 (3)으로 나누면 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다.
R₂/R₁ = Rx/R₃
또는
Rx = (R₂/R₁)R₃
이를 통해 알 수 있듯이, 미지저항 Rx는 기지저항 R₁, R₃와 저항선 길이비 R₂/R₁을 측정함으로써 계산할 수 있다.
Wheatstone 브리지에서 R₂/R₁ = L₂/L₁의 관계가 성립한다. 여기서 L₁과 L₂는 각각 저항 R₁과 R₂의 길이를 나타낸다. 이는 저항이 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다는 저항의 정의 R = ρL/A에 기반한다.
따라서 최종적으로 미지저항 Rx는 다음 식을 통해 계산될 수 있다.
Rx = (L₂/L₁)R₃
1.3. 실험 장비
실험 장비는 다음과 같다.
Wheatstone Bridge 시스템이 실험에 사용된다. Wheatstone Bridge는 미지저항을 측정하기 위해 사용되는 장비로, 4개의 저항을 연결한 브리지 회로로 구성되어 있다. 브리지 회로의 균형을 이루는 지점에서 전류가 흐르지 않으므로 검류계를 통해 미지저항을 계산할 수 있다.""
2. 실험 과정
2.1. 실험 준비
실험 준비 과정은 다음과 같다.
먼저 교재의 Wheatstone Bridge 구성도와 같이 케이블을 연결한다. 이는 Wheatstone Bridge 회로를 구성하기 위함이다. Wheatstone Bridge는 균형 상태에서 검류계에 전류가 흐르지 않는 특성을 가지고 있어, 미지저항값을 정밀하게 측정할 수 있는 회로이다.
다음으로 미지저항의 저항값을 색띠(색코드)로 읽고 기록한다. 색띠 저항의 색상을 통해 각 자릿수 값을 파악하고, 이를 통해 미지저항의 저항값을 확인할 수 있다.
그 후 검류계에 전류가 흐르지 않는 지점을 찾는다. 슬라이딩 Probe를 좌우로 조금씩 이동하며 검류계에 전류가 흐르지 않는 위치를 찾아내는 것이다. 이 지점에서 저항선의 길이 l1과 l2를 측정하여 기록한다.
마지막으로 기지저항과 미지저항을 바꿔가며 실험을 반복한다. 이를 통해...
참고 자료
일반물리학 실험교재 편찬위원회, 2021, 「일반물리학 실험」, 국민대학교 출판부, 81~83쪽
Sucbei Moon, 2020. 9. 25., <미지저항 측정 실험>,
https://www.youtube.com/watch?v=7sKe3fwKIOc(2021. 11. 1.).
최지훈, “6주차. 이론수업 (미지저항)”, 국민대학교, 2021. 11. 1
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