[기초전기실험 결과 보고서] 폐회로 전류를 이용한 회로 해석

1. 목적

(1) 선형회로의 의미를 배운다.

(2) 루프 전류 해석으로 구해진 전류를 실험적으로 증명한다.

2. 이론

1) 선형회로 소자

저항은 선형회로 소자 또는 선형소자로 알려져 있다. 저항 또는 다른 형태의 저항성 소자만으로 구성된 회로를 선형회로라고 한다.
소자의 전압과 전류 특성이 옴의 법칙에 따르는 소자를 선형소자라고 한다. 즉, 소자에 걸리는 전압이 두배로 증가되면 그 소자에 흐르는 전류도 두배가 되며, 전압이 1/3로 감소하면 전류도 1/3로 감소한다. 이와 같이 전압대 전류의 비가 일정하게 동작하는 소자가 저항이다.

2) 폐회로(루프) 전류 방법

직병렬 회로는 옴의 법칙과 키르히호프의 전압 및 전류법칙을 사용하여 해석할 수 있다. 그러나 이 방법은 회로가 다수의 전압원과 두 개 이상의 가지로 구성되는 경우에는 복잡하고 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 루프전류방법은 계산과정의 많은 부분이 생략될 수 있도록 키르히호프 전압법칙을 사용한다. 루프 전류 해석 방법은 루프 또는 루프회로에 대해 키르히호프의 전압 방정식을 세우고, 이 연립방정식의 해로부터…(생략)

3) 폐회로(루프) 전류 방정식

3. 실험 준비 보고

(1) 저항 또는 다른 형태의 저항성 소자들로만 구성된 회로를 선형회로라 한다.

(2) 저항에 대한 전압-전류 그래프는 선형이다.

(3) 그림 13-4의 회로 해석에 필요한 최소 루프 전류의 수는 개다.

(4) 그림 13-4에서 전압원 V에 의해 회로에 공급되는 전류 I를 구하기 위해 루프 전류방법을 사용한다. 모든 저항기들은 10Ω이고, V=10V일 때 전류 I를 계산하라.

4. 실험

1) 사용기기 및 부품

2) 실험과정

(1) 저항계를 사용하여 100Ω 저항의 저항값을 각각 측정하고, 그 값을 표 13-2에 기록하라.

(2) 전원공급기를 끄고, 스위치를 개방한 상태에서 그림 13-5의 회로를 구성하라.

(3) 전원공급기를 켜고, 스위치을 닫는다. 전원공급기의 출력을 10V로 맞춘다. 실험이 끝날 때까지 전압을 계속 유지시킨다. 실험 도중 가끔 전압을 점검하여 10V인가를 확인하라.

(4) 과 에 걸리는 전압을 측정하여 결과보고서의 표 13-2에 기록하라.

(5) 옴의 법칙에 측정 전압과 저항값을 대입하여 각 저항에 흐르는 전류를 계산하고 결과 보고서의 표 13-2에 기록하라.

(6) 그림 13-5에 나타낸 3개의 루프와 색띠의 저항값을 사용하여 루프전류 ,,를 계산하고 결과 보고서 표 13-2에 기록하라.

(7) 앞에서 구해진 ,,값을 사용해서 각 저항에 흐르는 전류를 계산하여 표 13-2에 기록하라. 이 전류값을 실험과정 (5)의 결과와 비교하라.

(8) 실험과정 (4)와 (5)의 결과를 이용하여 키르히호프의 전압과 전류법칙이 성립됨을 결과 보고서 2)에 기술하라.

(9) 그림 13-5를 참고하여, 루프 Ⅱ의 전류 를 반시계방향으로 가정하여 세 개의 루프 전류 방정식을 세우고, 이 루프전류 방정식을 풀어서 에 흐르는 전류를 구하라. 구해진 값을 표 13-2의 측정결과 및 계산값과 비교하고, 차이가 있으면 그에 대한 내용을 결과 보고서 3)에 설명하라.