옴의 법칙

소개

●단순한 저항기에서 전류와 전압간의 관계는 무엇인가?
●백열전구의 필라멘트에서 전류와 전압의 관계는 무엇인가?

목차

1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
2-1. 옴의 법칙
2-2. 회로에서의 옴의 법칙
2-3. 비옴저항
2-4. 옴의 법칙의 실험 적용
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 결과 분석
6. 생각해보기
7. 참고문헌

본문내용

2. 여러분이 사용한 각 저항기는 일정한 저항을 갖고 있는가?
식으로 통해 알아보거나, Scope display를 이용한 그래프의 기울기가 상수, 즉, 선형 그래프인 것을 봤을 때, 저항은 일정한 값을 갖고 있다.
3. 전구 필라멘트는 일정한 저항을 갖고 있는가?(전류 대 저항의 일정한 비율은? 왜 그런가?)
Scope display를 이용한 그래프를 보면 그래프의 기울기가 상수 값을 갖지 않는다. 즉, 비선형곡선(non-linear curve)을 갖는다. 이는 일정한 저항을 갖고 있지 않다는 뜻이다.
어떠한 저항기에서, 저항 값은 감지할 수 있을 정도로 변화하지 않는다. 그러나 전구에서 필라멘트의 저항은 전구가 열을 받거나 냉각됨에 따라 변화할 것이다.*) 높은 AC 주파수에서, 필라멘트는 냉각될 시간이 없고 거의 일정 온도에 머무르며 저항도 상대적으로 일정하게 유지된다. 낮은 AC주파수에서 필라멘트는 온도를 변화시킬 시간이 있다. 우리는 이를 위해 0.3Hz 전원을 인가하였다. 결과적으로, 필라멘트의 저항은 극적으로 변화하여 필라멘트를 통한 전류의 변화를 관찰할 수 있었다.
4. 전구의 그래프 기울기는 대칭이 아니다. 필라멘트가 가열될 때의 Scope의 궤적과 필라멘트가 냉각될 때의 궤적은 왜 다른가?
앞에서 설명했듯이 필라멘트의 가열과 냉각은 곧 열과 관련된 것으로 열은 에서 ρ에 비례하는 요소이다. 이는 전구의 저항이 non-linear한 이유를 설명해준다. 그렇다면 그래프의 궤적이 불이 켜질 때와 꺼질 때 다른 이유는 무엇일까? 전구에서 불이 켜지는 이유는 필라멘트(저항)에 전압이 인가되면, 이에 따라 전류가 흐르게 되고, 필라멘트는 로 전력을 소비한다. 이때 대부분의 전력은 열로 발산하게 되지만, 온도가 높아져서 빛을 낼 수 있을 정도가 되면 열 발산과 함께 빛을 발산하게 된다. 전구가 열 발산만을 하다가 열과 빛을 발산하는 시점의 전압을 문턱 전압(Threshold Voltage, Vt)라고 하자.

참고자료

· Fundamentals of Engineering Electromagnetics
· David K. Cheng 저, Pearson Addison Wesley
· Physics for Scientists and Engineers
· Paul A. Tipler, Gene Mosca 저, 청문각
· Principle of Electronic Materials and Devices
· S. O. Kasap, McGraw-Hill