[자연과학]물리실험 - 휘트스톤 브릿지를 이용한 저항 측정

■ 실험 목적 물질의 특성의 하나인 전기 저항에 대해 알아보고, 휘트스톤 브릿지(Wheatstone Bridge)의 원리와 구조를 이해하며, 이를 이용해 미지 저항의 값을 측정한다. ■ 이론 (1) 휘트스톤 브릿지의 기본 원리 전류는 전위가 높은 곳에서부터 낮은 곳으로 흐른다. 그림 1에서 b와 d 사이에 전위차가 없다면 b와 d 사이에는 전류의 흐름이 없게 된다. 즉, 검류계(G)를 통해 흐르는 전류는 0이다. a 점을 전위 측정의 기준점으로 생각하면, 검류계에 흐르는 전류가 0인 경우에 a에서 d 까지의 전위차와 a에서 b까지의 전위차가 같으므로, (1) 이다. 마찬가지로 b,c와 b,d 간의 전위차도 동일하므로, (2) 와 같이 쓸 수 있다. b와 d사이의 전류 흐름이 없는 경우, (3) 이므로, 식 (1)~(3)을 이용하면 다음 식을 얻는다. (4) 식 (1)과 식 (4)로부터 다음 식을 얻을 수 있다. 즉, (5) 이 된다. 따라서 세 개 저항의 저항값을 알면, 나머지 하나의 미지 저항값을 구할 수 있다. (2) 슬라이드 - 와이어(Slide-Wire)형 휘트스톤 브릿지의 원리 실험 장치 구성은 그림 3과 같다. 저항은 그 저항체의 단면적 A에 반비례하고 길이 L에 비례하므로, 그 물체의 고유특성인 비저항 p를 도입해서 다음과 같이 나타낼 수 있다(그림 2 참고). (6) 그림 3ml 아래 부분에 있는 와이어를 검침봉이 과 의 두 부분으로 나눈다고 생각하자. 각각의 저항을 와 라고 하면 다음과 같다. 기준 저항은 이고, 미지 저항은 로 한다. 이를 식 (5)에 넣고 미지 저항 에 대해 정리하면 다음과 같다. (7) 따라서, 기준저항 의 값과 와이어의 길이 를 알면 미지저항 를 결정할 수 있다. ■ 실험 기구 및 장치 ? 직류 전원 공급 장치 (DC Power Supply) ? 검류계 ? Slide-Wire ? (-)자 검침봉 ? 기준저항 ? 미지저항 ? 집게전선 ? 멀티미터 ■ 실험 방법 ?…
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