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옴의 법칙

1.실험 목적직류회로에서 전류, 전압 및 저항 사이에 옴의 법칙이 성립하는 것을 실험적으로확인하고, 이를 응용할 수 있도록 한다.2. 원리1) 옴의 법칙옴의 법칙은 전기 회로에서의 전압, 전류, 저항의 관계를 나타낸 것으로 도체내에흐르는 전류의 세기는 두점 사이의 전위차에 비례하고 , 전기저항에 반지례한다는 법칙ⓐ 직렬합성저항옴의 법칙을 이용하여 회로에 흐르는 전류를 구하기 위하여 회로의 합성 저항을 구하기위해서는 아래 식과 같이 구한다.ⓑ 병렬합성저항2) 소비전력전력은 전기기기에 사용되는 단위시간당 에너지로 전압과 전류의 곱으로 표현된다(P = V I), (P = I2 R) 전력은 전기기기에 공급되는 전압에 따라 다른 값을 갖게 된다.소비전력은 전력과 같은 물리량으로 단위는 와트(W)를 사용한다3. 기구 및 장치ⓐ 직류 전원 공급 장치 ⓑ 저항(20Ω,40Ω,60Ω,2W)ⓒ 직류 전압계(10~15 V) ⓓ 직류 전류계(-5V~5A)or디지털 멀티미터ⓔ 브레드보드 1개 ⓕ 전선 ⓖ 키스위치4. 실험방법1.단일저항 회로① 그림과 같이 20Ω의 저항기를 사용하여 회로를 꾸민다.② 스위치를 닫고 전압을 -6V~6V까지 2V간격으로 변화시켜 가면서 저항기에 흐르는전류를 측정하여 기록.③ 옴의 법칙에 의하여 계산한 전류와 실험에서 측정한 측정전류와 비교④ 측정한 전압에 따른 전류의 변화 그래프를 그린다.⑤ 그래프의 기울기로부터 저항 R을 계산하여 측정치와 비교⑥ 저항에 의한 소비전력 P를 구한다.2.직렬연결 저항회로① 그림과 같이 회로를 연결한다.② 수위치를 닫고 전압을 측정하여 결과 보고서에 기록한다.③ 전류를 측정하여 표에 기록한다.④ 옴의 법칙에 의하여 계산한 전류와 실험에서 측정한 측정전류를 비교한다.⑤ 저항에 의한 소비전력 P를 구한다.3.병렬연결 저항회로① 그림과 같이 병렬회로를 연결한다.② 스위치를 닫고 전압, 전류을 측정, 기록한다.③ 옴의 법칙에 의하여 계산한 전류와 실험에서 측정한 측정전류와 비교한다.④ 저항의 의한 소비전력P를 구한다.4. 직병렬 혼합저항회로① 그림과 같이 직병렬 혼합회로를 구성한다.② 스위치를 닫고 전압, 전류를 측정, 기록한다.③ 옴의 법칙에 의한 전류와 실험에서 측정한 전류를 비교한다.④ 소비전력P를 구한다.5. 실험 결과1. ① 단일저항회로전압 측정치전 류(A)저 항(Ω)소비전력측정치계산치 (A)계산치(Ω)측정치0.51.0 mA1.06 mA500 Ω470 Ω0.00047 W12.1 mA2.13 mA476 Ω470 Ω0.0020727 W1.53.1 mA3.19 mA483 Ω470 Ω0.0045167 W24.2 mA4.26 mA476 Ω470 Ω0.0082908 W2.55.2 mA5.32 mA480 Ω470 Ω0.0127088 W36.3 mA6.38 mA476 Ω470 Ω0.0186543 W3.57.4 mA7.45 mA472 Ω470 Ω0.0257372 W② 전류 대 전압의 그래프③ 기울기로부터 저항 R=R = △y/△x ㅡ> 3/0.0064 = 468.752. 직렬, 병렬, 직병렬 저항회로의 측정치 및 계산치실험전압측정치 V전 류 (A)저 항 (Ω)소비전력측정치계산치계산치측정치ⅱ32.1 mA2.13 mA1428 Ω1410 Ω0.0062181 Wⅲ319 mA19.11 mA157 Ω157 Ω0.056677 Wⅳ34.2 mA4.26 mA714 Ω705 Ω010124362 W6. 고찰실제로 우리조에서 실험을 성공하였으면 더 좋았겠지만, 실험을 성공하지 못하여 유일하게 실험을 성공한 12조의 데이터를 통하여 옴의 법칙을 실험을 통해 다시 확인할수 있었고,

공학/기술| 2011.11.18| 4페이지| 1,000원| 조회(155)

물리, 예비, 옴의법칙, 전기회로, 결과, 직류회로, 병렬합성저항, 짖렬합성저항

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물리 -휘스톤

일반 물리 실험담 당 교 수 : 김 석 성학 번 : 08471103이 름 : 변 재 혁제출일자 : 2010.10.11전 자 정 보 공 학 부1. 실험 목적 :휘스톤 브리지의 구조와 사용 방법을 알고, 이것을 이용하여 미지의 전기저항을 정밀하게 측정한다.2. 원리 :휘스톤 브릿지는 그림(a)와 같이 저항 R1, R2, Rk와 Rx를 연결하고, 점 a와 b 사이를 검류계 G로 연결하여 두점 사이의 전위차를 알아 볼수 있게 한 장치이다.이 휘스톤 브리지는 R1과 R2 및 Rk를 적당히 조절하여 검류계 (G)에 전류가 흐르지 않게 하여 평형 조건을 찾는 영점법을 사용한다.검류계에 있는 스위치를 닫았을때 검류계 의 지침이 0이 된다는 것은 a와 b점 사이에 전류가 흐르지 않는다는 것을 말하며, a와 b점은 등전위점이 되었다는 뜻이다.이것은 Vab = IkRk 와 Vbc = I1R1이 같다는 뜻이므로 IkRk = I1R1 Ix Rx = I1R1 이 성립된다. 지금 R1과 R2, Rk와 Rx는 서로 연결 되어 있다.검류계를 통하는 전류가 0이므로 I1 = I2, Ik = Ix 가 되어, 식Ik Rk = I1 R1 과Ix Rx = I1 R1의 비를 취하면 Rx / Rk = R1 / R1 를 얻는다.즉, Rx = Rk ( R2 / R1) 그림 (b)와 같은 습동선형 휘트스톤 브릿지에서, R1과 R2는 단면적A 이고 비저항이 ρ인 균일 저항선의 선분으로 되어 있다.따라서, 단위길이다 저항은 일정하다.따라서 각선분의 저항 R1과 R2는 그 길이에 비례한다.R1에 해당하는 선분의 길이는 I1, R2에 대한 선분의 길이를 I2라 하면 R1, R2는 R1 = ρI1/A, R2 = ρL2/A 따라서, 식을 식Rx / Rk = R1 / R1 에 대입하면 Rx는 R = Rk (I2/I1)이다.따라서, I1과 I2를 측정하고, Rk의 값을 정확히 앎으로써, Rx를 정확히 측정할 수 있다.3.기구 및 장치도 :습동선형 휘스톤 브릿지표준저항(가변저항 1~10000Ω )진규 전원공급장치 , 미지의 저항장치도5. 실험 방법 :? 장치도와 같이 회로를 연결한다, 검류계의 한선은 나중에 저항선의 임의 점에 닿도록한다.? R에는 측정하고자 하는 미지의 저항을 연결하고, 그 저항값을 기록한다.? 표준저항에는 대략 저항값R의 약 1/2배 1배 2배 등으로 바꿀수 있는 가변저항설치한다.? 직류전원 장치의 전압을 1v정도로 하고 스위치를 켠다? 검류계의 한 선을 저항선의 임의의 점에 닿도록 하고 검류계의 바늘이 움직이지 않을EO 까지 검류계의 선을 저항선 위에서 움직인다.? 검류계의 바늘이 움직이지 않을때에 L1과 L2의 길이를 측정한다.? 다음의 식을 사용하여 미지의 저항값을 구하고 ?에서 읽은 저항값과 비교한다.R=x 표준저항6. 결과 :실험미지 저항 색코드 및 색코드 저항값(KΩ)저항선의 길이(cm)Rb(KΩ)Rx(KΩ)횟수l1l21갈흑적금10x102±5%?67.532.50.4820.96?5050111?83.516.50.195.10.97?83170.254.60.92?86.513.50.156.20.93평균74.125.90.40.962적흑적금20x102±5%?76.523.50.316.21.9?70.529.50.424.61.9?5050122?72280.395.11.9?33.566.51.991.22.4평균60.539.50.652.021번 실험에서의 색코드로 읽은 저항값은 1KΩ ±5% 실험값은 0.96KΩ2번 실험에서의 색코드로 읽은 저항값은 2KΩ ±5% 실험값은 2.02KΩ7.고찰 :이번 휘스톤 브리지실험에서 5번의 평균으로 구한 실험값의 오차는 허용오차 5%안에들어와 있다.[ 1KΩ 의 5%는 0.05 이다 , 이는 실험값 0.96KΩ(오차 0.04) 이 허용오차 -5%안에 있다.2KΩ 의 5%는 0.1 이다 이는 실헚감 2.02KΩ(오차 0.02) 이 허용오차 -5%안에 있다.]평균실험값으로 생각했을때의 오차는 저항에있는 허용오차정도 밖에 없는것같다.

공학/기술| 2011.11.18| 4페이지| 1,000원| 조회(90)

물리, 실험, 휘스톤, 브릿지, 일반 물리 실험, 색코드, 휘스톤 브릿지 실험, 저항..

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가우스법칙 평가A좋아요

1.전기선속(Flux, 흐름율)전자가 공간을 퍼져나가며 만드는 선을 전기력선이라 한다면, 전기력선의 합을 전속이라 한다.불균일한 전기장 안에서 임의의 가우스면을 아주 작은 넓이의 �漑》� 나누면 충분히 작아서 평면이라고 가정할 수 있다, 이때 작은 조각의 넓이 백터 �漑÷� 방향은 가우스면의 안쪽에 서 밖으로 나가는 방향이고, 각각의 작은 평면에 수직이다, 매우 작은 평면으로 나누어 지기 때문에 전기장 E가 주어진 작은 조각의 모든 점에서 같다. 전기장의 수직인 넓이 A인 면에 N개의 전기력선이 지나가고, 전기장의 세기에 비례하기 때문에 다음과 같은 관계식이 성립한다. 즉,주어진 면을 수직으로 통과 하는 전기력선을 전기선속이라고 한다. �� = N∝EA*역선의 밀도(전기장에 수직한 단위 면적당 역선의 수) ∝ 전기장이 크기1) 전기장의 세기와 이 전기장에 수직한 면의 면적과의 곱 : .�哲� �� Ι�면적 A를 지나는 역선의 수는 면적� � �� Acos�� 를 지나는 수와 같다.�哲� �� Ι � �� 쩇cos��2) 균일한 전기장 E에 수직이 아닌 넓이A인 평면의 경우 :3) 전기장 E 가 일정하지 않거나 표면이 편평하지 않은 경우 :�哲� ≡�� ?�漑�� 맴� ��??��일반적으로 전기장의 크기와 방향이 랜덤한 면에서 아주 작은 넓이 dA는 평면으로보고, 전기장 E는 dA의 모든 점에서 같으므로 전기선속은 다음과 같다.2. 가우스 법칙어떤 폐곡면을 뚫고 나오는 총 전기선속은 이 면 안에 있는 총(알짜)전하에 비례한다.ㅡ>점전하를 감싸는 반지름 R인 구:구면의 모든 점에서 전기장의 방향은 구면에 수직이고 크기는�� kQ/R2 적분하면�� net =EndA=EndA�� ?�煬滅摺� �禮挻� �滅�?��이고, 전기선속은 반지름 R과 무관하고 Q에만 의존한다.임의의 가우스 면을 통과하는 전기력선속은 (�滅�? × 면 내부에 있는 알짜 전하)와 같다. 즉,��??? ��??�� 滅�?�켲nside여기서 k=따라서 전기장은 E=이고 가우스 법칙은��??? ��??�� 켲nside 이 된다*자유공간 유전율의 SI 단위는여기서 q는 알? 전하량으로 양,음 또는 0 이 된다. q가 양일 경우 전기선속의 방향은 가우스면에서 바깥쪽 방향으로 되어 있고 q가 음이면 전기손석의 방향은 가우스면의 안쪽으로 되어 있다 이때 가우스면 바깥에 있는 전하는 그 숫자가 많아도 무시한다*가우스면 S1 : 면 위의모든 점에서 전기장은 외부로 향한다. 가우스 법칙에 의해서 전기선속은 양의 값을 가지고 , 알짜전하 q도 양의 값을 가진다*가우스면 S2 : 이면은 전하를 포함하지 않아서 알짜 전하 q는 0이 된다 가우스법칙에 의해서 면을 통과하는 모든 전기장은 왼쪽으로 들어와서 오른쪽으로 나가기 때문에 *전기선속은 0이 된다.*가우스면 S3 : 면 위의 모든점에서 전기장은 내부로 향한다. 가우스법칙에 의해서 전기선속은 음의 값을 가지고 , 알짜전하 q도 음의 값을 가진다.따라서 가우스 법칙은ⓐ 원 바깥쪽 전하에는 영향을 받지 않음ⓑ 가우스 폐곡면의 반지름 r에는 무관함ⓒ 폐곡면의 모양에 무관함3. 가우스 법칙에서 쿨롱 법칙 끌어내기점전하 q가 원점에서나 전기장의 크기는 같고, 방향은 동경 방향이다 전기장의 크기는E=(쿨롱 법칙) 이다.따라서 전기 선속은 �潽� �� 맴냥�??�� 맴�?�� Ι煬滅�?�� 그러므로 �潽Ι� �Ι煬滅�?�禮� �� 煬滅�?�禮� ��이다.4. 가우스 법칙의 응용1) 원통대칭성; 직선도선 전하분포에 의한 전기장가우스면을 3부분으로 나눈다.=++*=dA위*=dA아래 (-)*=dA옆전기장은성분만 있다선전하 밀도 λ로 직선도선에 전하가 균일하게 분포되어 있다.가우스 법칙 ΦC =∮?d=을 적용하면2) 반대로 대전된 도체판(단위넓이 당 각각 +σ, -σ 의 전하를 가진, 나란하고 넓은 두 도체판 사이의 전기장)유한한 판의 경우 실제 전기장은 대략 왼쪽 그림과 같다. 반대 부호의 전하는 서로 당기므로 대부분의 전하는 안쪽에 모인다. 가장자리에서 전기장은 약간 밖으로 휜다. 판의 크기가 판 사이에 비해 매우 크거나, 판의 중심부에서는 이러한 가장자리 효과를 무시할 수 있고, 근사적으로 오른쪽 그림과 같이 생각할 수 있다.포갬의 원리에 의해 두 판에 의한 전기장은 각 판이 만드는 전기장을 더하여 얻을 수 있다. a와 c에서는, 판1과 판2가 만드는 전기장E1과 E2가 크기가 같고 서로 반대방향이므로 합전기장은 0이다.

공학/기술| 2011.11.18| 4페이지| 1,000원| 조회(635)

물리, 일반물리, 가우스, 전속, 전기선속, 가우스의법칙, 가우스 법칙 응용, 흐름율, 클롱 법칙

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