부산대학교 일반물리학실험2 직류회로 보고서

소개

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고 문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
여러 개의 저항체와 직류 기전력으로 구성된 직류회로와 병렬회로에 걸리는 전압과 이 회로에 흐르는 전류를 전압계와 전류계로 측정하여 옴의 법칙과 키르히호프의 법칙을 확인한다.

2. 실험 원리

(1) Ohm의 법칙

금속 도체는 전도 전자들을 가지고 있다. 전도 전자들의 열적 운동은 불규칙적이어서 알짜 전류를 만들지는 않지만, 외부에서 전기장을 가하면 전도전자들은 전기장과 반대방향으로 움직이며 전류를 만든다.
Ohm의 법칙은 다음과 같다.
“일정한 온도에서 금속 도체의 두 점사이의 전위차와 전류의 비는 일정하다.”
이 일정한 비를 두 점 사이의 전기 저항 R이라 하며 단위는 (Ohm)이다. 따라서 도체 양끝사이의 전위차(전압)가 이고 전류가 I이면 Ohm의 법칙은 다음과 같이 쓸 수 있다.

(22.1)

Ohm의 법칙은 넓은 범위의 , 및 온도영역에서 잘 만족이 되며 에 대한 의 값은 그림으로 그리면 직선이 되고 이 직선의 기울기가 도체의 저항을 나타낸다. 그러나 Ohm의 법칙을 따르지 않는 물질도 많이 있음을 유의해야 한다. 저항의 단위인 은 식 (22.1) 로부터 V/A 또는 임을 알 수 있는데 양끝사이의 전위차를 1V로 유지할 때 1A의 전류가 흐르면 도체의 저항은 1이 된다. 일반적으로 거의 모든 물체는 저항이 있으며, 저항이 있는 물체를 저항체라 한다.

(2) 저항의 연결

직렬연결

저항의 직렬연결에서 모든 저항체에는 같은 전류 가 흐른다. Ohm의 법칙에 의하여 각 저항 양단의 전위차는

(22.2)

이다. 그러므로 전위차의 합은 다음과 같이 된다.

(22.3)

이 회로는를 만족하는 단일 저항 로 치환할 수 있다. 따라서 저항의 직렬연결에 의한 합성저항은 다음과 같다.

(22.4)

병렬연결

저항의 병렬연결에서 모든 저항체에 인가되는 전위차는 같다. 따라서 Ohm의 법칙에 의하여 각 저항에 흐르는 전류는

(22.5)

이고 회로에 흐르는 총 전류 는

(22.6)

이다. 이 회로는 사실상 을 만족하는 단일저항 로 치환될 수 있으므로 저항의 병렬연결에 대한 합성저항은 다음과 같다.

참고자료

· 일반물리학실험, 제4판, 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2017, p. 205~213