일반물리학및실험 5. 키르히호프 법칙 결과 보고서

문서 내 토픽

1. 멀티미터를 이용한 저항 측정

멀티미터로 저항을 측정할 때, 저항체를 회로에 연결한 상태에서 저항값을 측정하면 올바른 값을 측정하지 못하는 경우가 많다. 그 이유는 도선의 저항에 의해 저항값이 달라지기 때문이다. 따라서 회로에서 저항을 분리하여 측정해야 한다. 도선이 구리로 되어있는 경우 구리 자체에 저항이 존재하기 때문에 실제 구하고자 하는 저항의 정확한 값을 구할 수 없다. 만약 도선이 백금으로 만들어져 있다면 저항이 구리보다 작기 때문에 오차가 많이 생기지 않아 무시해도 될 것이다.
2. 키르히호프 법칙 확인

예제문제를 통해 3개의 고리에 대해 키르히호프 법칙이 성립하는지 확인해 보았다. 키르히호프 법칙은 전하 운반자가 도체 내부에서 움직일 때 전류는 흐르게 되는데, 이때 전하가 항상 보존된다는 법칙을 식으로 설명한 것이다. 회로의 한 부분에 전하가 축적되지 않는 조건에서 어떤 한 지점으로 흘러들어오는 전하의 양과 같은 지점에서 흘러나가는 전하의 양은 같아야 한다. 전류는 전하 흐름의 비율이므로 한 지점으로 들어오는 전류와 흘러나가는 전류가 같아야 한다.
3. 휘트스톤 브리지를 이용한 저항 측정

휘트스톤 브리지를 이용하여 측정한 저항 의 오차율은 1.3%로 허용범위 5% 내에 있었다. 휘트스톤 브리지에서 R1= 51 Ω, R2= 68 Ω, Rx= 100 Ω 이므로 계산해보면 51 x 100 = 68 x R3 이 되어 R3의 값은 75 근처의 값이 된다. 측정한 저항 의 값은 100옴으로 두고 시작했기 때문에 100옴 근처가 나와야 한다.
4. 비저항 계산

미지의 저항의 비저항을 구하려 했으나, 저항의 길이와 단면적을 정확하게 알 수 없어 비저항의 값을 구할 수 없었다. 반대로 저항의 길이를 구하면 약 19m가 되었는데, 이는 저항 길이의 단위가 정확하지 않아 이러한 결과가 나왔을 것이다. 실제 비저항은 식에 들어가는 값을 정확하게 알 수 없어 비저항의 값을 구할 수 없었다.
5. 실험 과정의 어려움

실험을 할 때 가변저항을 측정하면 저항값이 요동치듯 바뀌었는데, 회로에서 분리한 후에 측정을 하였는데도 이러한 상황이 왜 일어나는지 궁금하다. 또한 실험을 하는 위치를 세 번이나 바꾸었고, 회로도 정확하게 구성하였지만 안되는 곳은 왜 안되는지 그 이유가 궁금하다. 전압을 측정할 때도 계속 음의 전압이 나왔고 그 값도 항상 일정하게 0.0077~-0.0070이 나왔는데, 이 값에 특별한 의미가 있는 것은 아닐지 궁금해졌다.
6. 실험 결과 고찰

실험 결과에 대해 조사하다가 도선 자체에도 저항이 있다는 사실을 알게 되었다. 이러한 점이 실험에 영향을 주지 않았을지도 생각해보게 되었다. 도선의 저항이 제대로 작동하지 않는 문제가 있을 수도 있고, 도선 자체가 쓸 수 없는 불량 도선이었을 수도 있겠다는 생각이 들었다. 또한 전압이 줄어드는 지점이 있어 전압값이 음수가 되지 않았나 하는 생각을 하게 되었다.
7. 키르히호프 법칙의 이해

실험 후에 키르히호프 법칙이 성립하는지 문제 예제를 직접 풀어보면서 확인하게 되었다. 아무런 변수 즉 열에너지로 무엇인가 빠져나가거나 도선을 전류가 흐르면서 어떠한 변수가 발생하게 되지 않는 한, 이론적으로 키르히호프 법칙이 성립한다는 사실을 알게 되었다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 주제2: 키르히호프 법칙 확인

키르히호프 법칙은 전기 회로 분석의 기본이 되는 중요한 법칙입니다. 이 법칙을 실험적으로 확인하는 것은 전기 회로에 대한 이해를 높이는 데 도움이 됩니다. 실험을 통해 전류와 전압의 관계를 직접 관찰하고, 회로 내의 에너지 보존 법칙을 확인할 수 있습니다. 이 과정에서 회로 구성 요소의 특성과 상호작용을 이해할 수 있으며, 실험 결과와 이론적 예측 간의 차이를 분석하여 실험 기술을 향상시킬 수 있습니다.
2. 주제4: 비저항 계산

비저항은 물질의 고유한 전기적 특성을 나타내는 중요한 물리량입니다. 비저항 계산 실험을 통해 물질의 전기적 성질을 이해하고, 이를 바탕으로 회로 설계와 분석에 활용할 수 있습니다. 실험 과정에서 길이, 단면적, 저항 등의 측정값을 정확히 얻는 것이 중요하며, 이를 위해 측정 기술과 오차 분석 능력을 향상시켜야 합니다. 또한 실험 결과를 이론적 예측과 비교하여 물질의 전기적 특성을 심도 있게 분석할 수 있습니다. 이러한 경험은 전기 회로와 물질 특성에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것입니다.
3. 주제6: 실험 결과 고찰

전기 회로 실험을 통해 얻은 결과를 면밀히 고찰하는 것은 매우 중요합니다. 실험 결과와 이론적 예측 간의 차이를 분석하고, 그 원인을 찾아내는 과정은 실험 기술 향상과 전기 회로에 대한 이해 증진에 도움이 됩니다. 실험 오차 요인을 파악하고 이를 최소화하는 방법을 모색하며, 실험 과정의 개선점을 도출할 수 있습니다. 또한 실험 결과를 바탕으로 회로 설계와 분석에 활용할 수 있는 방안을 모색할 수 있습니다. 이러한 고찰 과정을 통해 실험 기술과 전기 회로에 대한 이해를 심화시킬 수 있습니다.

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