예비실험보고서(휘스톤 브리지에 의한 저항 측정)

1. 목적

휘스톤 브리지를 통하여 영위법에 의한 측정 원리를 이해하고, 미지 저항의 저항값을 측정하는 방법을 습득한다.

2. 이론

휘스톤 브리지는 일반적으로 중저항의 측정에 가장 널리 사용되는 계기로 영위법에 의한 정밀급 계측기이다. 영위법이란 검류계 또는 다른 검지 장치에 전류가 흐르지 않는 점을 측정하여 요구하는 값을 알아내는 방법이며, 검지 장치에는 전류가 흐르지 않게 되므로 검지장치의 내부 임피던스가 측정의 오차에 미치는 영향이 없어 정밀 측정이 가능한 방법이다.
참고로 브리지 회로에는 직류브리지와 교류브리지로 분류할 수 있으며, 직류 브리지에는 휘스톤 브리지와 켈빈 브리지가 있고, 교류브리지에는 맥스웰 브리지, 헤이 브리지, 쉐링 브리지, 윈브리지 및 만능 임피던스 브리지가 있다.

1) 동작원리

그림 12-1은 가장 일반적인 휘스톤 브리지 회로를 나타낸다. 브리지는 전지, 계측기(일반적으로 검류계 또는 고감도 전류계) 및 4개의 저항 변으로 구성된다.
검류계에 흐르는 전류는 A점과 C점 사이의 전위차에 의존하며, 검류계 양단의 전위차가 0일 때, 즉 검류계 전류가 …(생략)

가 된다.

(1) 책의 그림 12-1의 회로에서 평형 조건을 만족하는 경우 다음의 각 저항값에서의 의 값을 구하라.

(2) 휘스톤 브리지는 일반적으로 중저항의 측정에 가장 널리 사용되는 계기로 영위법에 의한 정밀급 계측기이다.

(3) 브리지 회로는 직류브리지와 교류브리지로 분류할 수 있다.

(4) 휘스톤 브리지회로의 평형조건에 대해서 간략하게 설명하라

4. 실험

1) 사용기기 및 부품

2) 실험과정

(1) 책의 그림 12-2와 같이 휘스톤 브리지의 X 단자에 미지 저항을 연결하라.

(2) 검류계의 분류기의 분류 배율을 최대로 하라.

(3) P/Q의 비를 1이 되도록 조정하라.

(4) 평형변이 R을 ∞, 10000, 1000, 10, 1 Ω의 순서로 조정하여 검류계의 지침이 흔들리는 방식의 정도를 보고 미지 저항이 고저항이냐 아니냐를 판정할 수 있다. 그러므로 검류계의 흔들림의 극성이 역전한다면, 미지 저항의 저항값은 검류계 흔들림이 역전했을 때의 R값과, 그 직전의 R값과의 사이가 된다.

(5) 미지 저항 X의 근사값에 따라 P/Q의 비를 책의 표 12-1에 따라 적당한 범위에 고정시켜라.

(6) R의 값을 조정하여 검류계 G의 지시가 0이 되도록 하라.

(7) 평형 상태에 가까워질수록 검류계의 배율을 적게 잡는다.

(8) 검류계 G의 지시가 0이 되면 P/Q값과 R의 값을 실험결과 보고서의 표 12-2에 적고 다시 측정을 반복하여 그 평균값을 구하여 기록하라.

(9) R의 값이 1Ω의 변화에 의해서 지시가 0이 되지 않고 반전하는 경우에 즉, R의 값이 R1일 때 검류계 눈금 d1, R2 일 때 검류계 눈금이 반대 방향으로 d2만큼 흔들렸다면 이 경우 구하는 R은

(10) 같은 방법으로 다른 미지 저항을 측정하여 실험결과 보고서의 표 12-2에 기록하라.

(11) 휘스톤 브리지 회로의 평형조건으로 미지 저항 X를 계산하고 실험결과와 비교 검토하라.