본문/내용
▣ 목적
전압계와 전류계를 사용하여 전구의 필라멘트 저항의 변화를 측정
▣ 실험 원리
전구의 필라멘트의 전류를 흘려서 Joule 열을 빛으로 변환하여 이용하는 것으로 공급전압의 변화에 따라서 필라멘트의 온도가 변화하면 역시 저항도 변화한다. 그러나 공급전압과 저항 또는 전류가 정비례하지는 않는다.
▣ 실험 예비지식
* 옴의 법칙은 한 도체의 두 점 사이에 흐르는 전류의 크기는 두 점 사이의 전압에 비례
V=RI : 도체에 전압이 가해졌을 때 흐르는 전류의 크기는 도체의 저항에 반비례
전압을 V[V], 전류를 I[A], 도체의 저항을 R[Ω]
* 1[W] = 매초 변환되는 에너지가 1[J]일 때의 전력
P=VI : W=QV, Q=It이므로.
* Slidac : 전압 조정기로 1V씩 미세하게 전압이 끊이지 않고 조정되는 슬라이드 식 전압조정기
▣ 실험 주의사항
1)실험담당교수의 지시사항을 꼭 지킨다.
2)실험 전까지 실험의 목적, 원리 및 주의 사항 등을 잘 이해하고 검토한다.
3)배선이 끝나면 담당교수의 확인 후 전원 스위치를 켠다.
4)실험이 끝난 후 실험도구 정리정돈을 한다.
▣ 소요 기구
1)교류 전압계 -------------------------------- 1대
2)교류 전류계 -------------------------------- 1대
3)전압 공급기 -------------------------------- 1대
4)Slidac -------------------------------- 1대
5)리이드선 -------------------------------- 10개
6)백열전구 -------------------------------- 3개
7)나이프 스위치 -------------------------------- 1개
8)plug -------------------------------- 1개
9)리터클 -------------------------------- 1개
…
(1) 결선도와 같이 연결하고 전압공급기에 일정전압을 공급
(2) Slidac를 이용하여 전구의 공급전압을 변화시키면서 전압과 전류를 읽어 기록
(3) 얻은 전류값을 이용하여 전구의 저항을 옴의 공식을 이용하여 값을 구함
(4) 이와 같은 방법을 반복하여 110V-30W, 120V-200W, 220V-60W 세 개의 전구에 전압을 공급하여 값을 얻음
771.43
392.59
제 회로에서는 Slidac에서 표시되는 전압이 정확하게 나오지 않아 Slidac에서 나오는 전압을 회로계로 측정하면서 실험하였다. 회로계로 확인한 결과 Slidac에서 나오는 전압이 220[V]라고 하여도 실제로 전구에서 측정되는 전압은 220[V]가 조금 되지 않았다. 전체적으로 조금씩 작게 나온 것이다. 실제 실험에서는 도선의 저항도 무시할 수 없으므로 실제 전구에 걸리는 전압은 공급 전압보다 조금 작다고 볼 수 있다. 전압의 변화에 따라 전류와 저항도 실제 이론값보다 실험값에 오차가 발생 하는 것을 볼 수 있었다.
저항은 실제로 온도에 영향을 받는다. 온도가 매우 낮아지면 저항이 거의 0에 가까워지는 현상이 일부 물체에서 나타나는 초전도체를 예로 들 수 있다.
일반 저항의 경우 저항자체의 온도변화는 그다지 심하지 않지만 전구의 필라멘트 같은 경우 전압을 공급하면 엄청난 열이 생성되고 그 높은 온도에 저항 값이 증가하게 되는 것을 측정하였다.
I-R그래프에서는 뚜렷하게 보이진 않지만 전류가 증가하면서 저항이 줄어드는 반비례 그래프를 확인하였고 V-I?R그래프에서는 오차가 있지만 이론값 V와 실험값 I?R이 비슷한 값을 갖는 것을 확인하였다.