일반물리학실험 보고서전자측정연습학과:학번:이름:공동실험자:담당교수:담당실험조교:실험날짜:제출날짜:1. 실험 목적㈎ 전자측정 장비인 오실로스코프와 멀티미터, 전원발생장치인 함수 발생기와 직류 전원공급기의 사용법을 익힌다.㈏ 오실로스코프와 멀티미터가 각각 어떤 물리량을 측정할 수 있는지 알아본다.㈐ 간단한 회로를 구성하여 전압, 전류 및 전기저항을 측정한다.2. 실험 원리⑴ 전류의 세기는 전압에 비례하고, 저항에 반비례한다. 이를 옴의 법칙이라고 한다.I= {V} over {R} ,``V`=`IR⑵ 전류가 시간에 따라 크기와 방향이 바뀌는 경우를 교류라고 하고 바뀌지 않는 경우를 직류라고 한다. 교류 전압은 시간에 따라 크기와 방향이 바뀌는 전압을 말한다. 교류전압이 시간에 대하여 사인 또는 코사인 함수를 따를 때 진폭과 실효값의 관계는 다음과 같다.V _{AC} = {1} over {sqrt {2}} V _{M}이 때V _{AC}는 실효값이고V _{M}은 진폭을 말한다.⑶ 진동현상에서 왕복운동이 한 번 이루어질 때 걸리는 시간을 주기라고 한다. 그리고 진동 현상에서 단위 시간 동안 왕복운동이 일어나는 횟수를 진동수라고 한다. 따라서 주기와 진동수는 다음과 같은 수학적 관계를 가진다.T= {1} over {f}이 때T는 주기이고f는 진동수를 말한다.3. 실험기구 및 재료오실로스코프, 함수 발생기, 직류 전원 공급기, 디지털 멀티미터4. 실험 방법실험 1. 직류 전압 측정사용장치 : 멀티미터, 직류전원장치, 오실로스코프① 검정색 프로브를 멀티미터의 COM단자에, 직류전원장치의 ?단자에 연결한다. 빨간색 프로브를 멀티미터의 가장 왼쪽 단자에, 직류전원장치의 +단자에 연결한다. 이때 프로브는 멀티미터 전용 프로브를 사용해야만 한다.② 멀티미터 로터리 스위치를 직류 20V 측정 범위에 놓는다.③ 직류 전원 장치의 전압 조정 손잡이를 돌려 전압을 조절하며 멀티미터 화면에 나타나는 전압값을 기록한다.④ 검정색 프로브를 오실로스코프의 가장 왼쪽 단자에, 직류전원장치의 ?단자에 연결한다.⑤ 오실로스코프의 V/div 조절 손잡이를 돌려 1V로 맞춘다.⑥ 직류 전원 장치의 전압 조정 손잡이를 돌려 전압을 조절하며 오실로스코프 화면에 나타나는 선의 수직 칸 수를 기록한다. 이 때 V/div도 함께 기록한다.⑦ 오실로스코프 화면에 나타나는 선의 수직 칸 수를 세기 어려울 때는 V/div 조절 손잡이를 돌려 5V로 맞춘 후 다시 센다.⑧ 위 과정을 직류 전원 장치의 전압을 1V, 2V, 5V, 10V로 바꿔가며 반복한다.실험 2. 교류 전압 측정사용장치 : 멀티미터, 함수발생기, 오실로스코프① 검정색 프로브를 멀티미터의 COM단자에, 빨간색 프로브를 멀티미터의 가장 왼쪽 단자에 연결하고 이를 함수발생기의 출력 단자에 연결한다.② 멀티미터 로터리 스위치를 교류 2V 측정 범위에 놓는다.③ 함수 발생기의 진폭조절 손잡이를 가장 왼쪽으로 돌려 진폭을 min으로 맞춘다.④ 함수 발생기의 진동수 설정 버튼으로 100Hz을 설정한다.⑤ 함수 발생기의 출력버튼을 누른 후 멀티미터 화면에 나타나는 전압값을 기록한다.⑥ 검정색 프로브를 오실로스코프의 가장 왼쪽 단자에, 함수 발생기의 출력 단자에 연결한다.⑦ 오실로스코프 화면에 나타나는 진폭의 수직 칸 수를 기록한다. 이 때 V/div도 함께 기록한다.⑧ 함수 발생기의 진동수를 200Hz로 바꿔 ⑤~⑦과정을 반복한다.⑨ 함수 발생기의 진폭조절 손잡이를 가장 오른쪽으로 돌려 진폭을 max으로 맞춘 후 ④~⑧과정을 반복한다.실험 3, 진동수(주기) 측정사용장치 : 함수발생기, 오실로스코프① 검정색 프로브를 오실로스코프의 가장 왼쪽 단자에, 함수 발생기의 출력 단자에 연결한다.② 함수 발생기의 진동수 설정 버튼으로 50Hz을 설정한다.③ 오실로스코프 화면에 나타나는 한 주기의 수평 칸 수를 기록한다. 이 때 s/div와 주기를 함께 기록한다.④ 위 과정을 함수 발생기의 진동수를 50Hz, 100Hz, 200Hz, 500Hz로 바꿔가며 반복한다.실험 4. 전기 저항 측정사용장치 : 멀티미터, 저항① 멀티미터 프로브를 저항에 연결한다. 이 때 저항의 색을 기록한다.② 멀티미터 로터리 스위치를 저항 20kOMEGA 측정 범위에 놓는다.③ 멀티미터 화면에 나타나는 저항값을 기록한다.실험 5, 직류 전류 측정사용장치 : 멀티미터, 직류전원장치, 저항① 검정색 프로브를 멀티미터의 COM단자에, 직류전원장치의 ?단자에 연결한다. 빨간색 프로브로 멀티미터의 가장 왼쪽 단자와 저항을 연결하고, 이를 직류전원장치의 +단자에 연결한다.② 멀티미터 로터리 스위치를 직류 200mA 측정 범위에 놓는다.③ 직류 전원 장치의 전압 조정 손잡이를 돌려 1V로 맞춘다.④ 멀티미터 화면에 나타나는 전류값을 기록한다. 이 때 저항의 저항값도 함께 기록한다.⑤ 위 과정을 직류 전원 장치의 전압을 1V, 2V, 3V, 5V로 바꿔가며 반복한다.실험 6. 교류 전류 측정사용장치 : 멀티미터, 함수발생기, 저항① 저항과 연결된 멀티미터 프로브를 함수발생기 출력 단자에 연결한다.② 멀티미터 로터리 스위치를 교류 200mA 측정 범위에 놓는다.③ 함수 발생기의 진동수 설정 버튼으로 100Hz을 설정한다.④ 멀티미터 화면에 나타나는 전류값을 기록한다.⑤ 위 과정을 전압을 1V, 2V, 3V로 바꿔가며 반복한다.5. 측정값실험 1. 직류 전압 측정직류 전원 공급기멀티미터오실로스코프V측정영역(RANGE)VV/div수직 칸 수V1.020V1.04V1V11V2.020V2.03V1V22V5.020V5.04V5V15V10.020V10.01V5V210V실험 2. 교류 전압 측정함수 발생기멀티미터오실로스코프진폭진동수(Hz)측정영역(RANGE)VACV/div진폭의수직 칸 수VMVAC진폭11002V0.076V100mV1.1110mV77.78mV2002V0.076V100mV1.1110mV77.78mV진폭210020V7.83V5V2.211V7.78V20020V7.82V5V2.211V7.78V실험 3, 진동수(주기) 측정함수 발생기오실로스코프(수평축)진동수(Hz)s/div한 주기의 수평 칸 수주기 T진동수 f502.50ms820ms0.05mHz1002.50ms410ms0.1mHz2002.50ms25ms0.2mHz5002.50ms0.82ms0.5mHz실험 4. 전기 저항 측정저항멀티미터색1색2색3색4측정영역 (RANGE)저항값저항1갈색검정빨강금색20kΩ0.98kΩ실험 5, 직류 전류 측정저항전압멀티미터저항값측정영역(RANGE)전류 I저항10.98kΩ1V200mA1mA2V200mA2.1mA3V200mA3.1mA5V200mA5.1mA실험 6. 교류 전류 측정저항함수발생기멀티미터저항값전압진동수측정영역(RANGE)전류 I저항10.98kΩ1V100Hz200mA0.9mA2V100Hz200mA1.8mA3V100Hz200mA2.8mA6. 실험 결과실험 1. 직류 전압 측정직류 전원 공급기의 전압 V(V)멀티미터로 측정한 전압 V (V)오실로스코프로 측정한 전압 V (V)상대오차1.01.041{1.0-1.04} over {1.0} TIMES 100(%)=-4.0(%)2.02.032{2.0-2.03} over {2.0} TIMES 100(%)=-1.5(%)5.05.045{5.0-5.04} over {5.0} TIMES 100(%)=-0.8(%)10.010.0110{10.0-10.01} over {10.0} TIMES 100(%)=-0.1(%)실험 2. 교류 전압 측정함수 발생기멀티미터오실로스코프상대오차진폭진동수(Hz)VACVAC진폭11000.076V0.078V{0.076-0.078} over {0.076} TIMES 100(%)=-2.632(%)2000.076V0.078V{0.076-0.078} over {0.076} TIMES 100(%)=-2.632(%)진폭21007.83V7.78V{7.83-7.78} over {7.83} TIMES 100(%)=0.639(%)2007.82V7.78V{7.82-7.78} over {7.82} TIMES 100(%)=0.512(%)실험 3, 진동수(주기) 측정함수 발생기오실로스코프(수평축)상대오차진동수(Hz)진동수 f5050Hz0100100Hz0200200Hz0500500Hz0실험 4. 전기 저항 측정저항멀티미터상대오차(%)저항값저항값저항1(10 TIMES 10 ^{2} OMEGA )±5%=1.0 TIMES 10 ^{3} OMEGA ±500.98kΩ2실험 5, 직류 전류 측정저항전압옴의 법칙을 통해 계산한 전류 I멀티미터로 측정한 전류 I상대오차(%)저항값저항10.98kΩ1V1.020mA1.0mA1.9612V2.041mA2.1mA-2.8913V3.061mA3.1mA-1.2745V5.102mA5.1mA0.039실험 6. 교류 전류 측정저항전압옴의 법칙을 통해 계산한 전류 I멀티미터로 측정한 전류 I상대오차(%)저항값저항10.98kΩ1V1.020mA0.9mA11.7652V2.041mA1.8mA11.8083V3.061mA2.8mA8.5277. 결과에 대한 논의실험1에서 오실로스코프로 측정했을 때, V/div 와 수직 칸 수를 곱한 전압값이 직류 전원 공급기에서 설정한 전압값과 일치했던 반면에 멀티미터로 측정한 전압값은 직류 전원 공급기에서 설정한 전압값과 오차가 생겼다. 실험2에서 오실로스코프로 측정한 교류 전압값과 멀티미터로 측정한 교류 전압값 사이에서 오차가 생겼다. 실험3에서 오실로스코프로 측정했을 때, s/div와 한 주기의 수평 칸 수를 곱한 주기값에 역수를 취해 구한 진동수값이 함수 발생기에서 설정한 진동수값과 일치한다. 실험4에서 저항의 색띠로 구한 저항값과 멀티미터로 측정한 저항값 사이에서 오차가 생겼다. 실험5에서 직류전원장치에서 설정한 전압값을 멀티미터로 측정한 저항값으로 나누어 전류값을 구했을 때, 멀티미터로 측정한 전류값과는 오차가 생겼다. 실험6에서도 또한 이론적 계산값과 멀티미터로 실제 측정한 값 사이에서 오차가 생겼다.
