본문/내용
1. 주 제
옴의 법칙 (전류전압 측정)
2. 목 적
저항체와 기전력으로 구성된 회로에 걸리는 전압과 이 회로에 흐르는 전류를 전압계와 전류게로 측정하여 옴의 법칙과 키르히호프의 법칙을 확인한 후 저항을 구하고 저항 색코드를 익힌다.
3. 관련이론
옴의 법칙
1826년 G.S.옴이 발견한 물리학의 기본법칙의 하나이다. 전위차를 V, 전류의 세기를 I, 전기저항을 R라 하면, V=IR의 관계가 성립한다. 균일한 크기의 물질에서 R는 길이 l에 비례하고 단면적 A에 반비례하며 R=ρl/A이다. 여기서 ρ는 물질 고유의 상수이며 비저항이라 한다(ρ의 역수 σ는 전도율). 등방성(等方性) 물질에서는 전류의 방향과 전기장의 방향이 일치하므로 벡터 형식으로 i=σE라 쓸 수 있다. 비등방성 물질이나 외부자기장 등이 있는 물질에서는 일반적으로σ는 텐서량이 되며, 그 성분은 미시적 구조 및 외부장(外部場) 세기에 의해 결정된다. 이로부터 회로에 관한 키르히호프의 법칙이나 콘덴서와 인덕턴스를 포함한 교류회로의 기초방정식을 유도할 수 있다. 접촉저항 광석검파기 금속정류기 2극진공관 트랜지스터 등의 회로요소는 이 법칙을 따르지 않는다.
어느 저항체에 걸리는 전압 V와 이에 흐르는 전류 I 사이에는 다음과 같은 식이 성립한다. 즉 전류 I는 가해준 전압 V에 비례한다.
V=RI(1)
여기에서 R은 그 저항체의 저항이다.
여기서 저항은 직렬 연결법과 병렬 연결법이 있다.
직렬 연결에서
Rs=R1+R2+R3+(2)
병렬 연결에서
1/Rs = 1/R₁+1/R₂+1/R₃+(3)
여기에서 I=Δq/Δt 이므로 그 단위는 [coul/sec]=[ampere]이고, V=W/q 이므로 그 단위는 [joule/coul]=[volt…
R=1kΩ 일때
4.92
5.28
(1) 먼저 저항의 경우 30옴이라고 하셨는데 테스터기(전류전압저항 측정기)를 이용해서 측정해야 정확한 값을 알 수 있습니다. 일반적으로 회로에 사용되는 조그만 저항(4~5가지 색깔의 띠가 그려져 있고 이 색깔을 판별하여 저항값을 인식합니다.)은 대부분 ±5%짜리입니다. ±5%의 오차라면 이 저항의 저항값은 28.5옴~31.5옴의 값을 갖게 됩니다.
(2) 전류와 전압을 측정할 때 전류계와 전압계를 사용하였다면 내부에 들어있는 저항에 의해 약간의 오차가 발생하게 됩니다.
(3) 건전지의 경우 내부저항에 의해 실제 건전지의 전압보다 낮게 나오게 됩니다. 그런데 125V라고 했으니까 건전지는 아니고 전압공급장치를 이용한 것 같군요... 그렇다면 이문제는 없을 것 같습니다.
서 전류를 측정하고자 할 때, 전류계 내부에 들어있는 저항값을 게산에 넣어주어야 합니다. 그러나 대부분 무시하죠... (사실은 그렇게 큰 영향을 주지 않을 정도로 작습니다.) 하지만 회로에 사용하는 저항의 크기가 작을 수록 전류계의 내부저항을 무시하기는 어려워집니다.
(3) 건전지의 경우 내부저항에 의해 실제 건전지의 전압보다 낮게 나오게 됩니다. 그런데 125V라고 했으니까 건전지는 아니고 전압공급장치를 이용한 것 같군요... 그렇다면 이문제는 없을 것 같습니다.
=` 이상까지의 오차는 아주 미세한 오차를 만들어 낼 뿐 실제회로에서나 측정에서 그리 큰 영향을 주지 않습니다.
2. 측정 위치에 따른 오차 :
전압, 전류, 저항 이 3물리량의 관계를 비교하려면 하나의 물체에서 측정해야 합니다.
예를 들어 전압은 전압공급장치의 눈금을 읽고, 저항의 크기는 저항에서 계산하고, 전류는 회로 중간에 전류계를 연결해서 읽는다.
이런 식으로 측정할 경우, 정확한 값을 기대하기는 매우 어렵고 위와 같은 큰 오차가 나올 가능성이 많습니다. 따라서, 전원공급장치를 이용하더라도, 저항 바로 양끝점에서 전압을 새로 측정하기 바랍니다. 전압계를 이용하여 측정하고 측정하기 위해 저항과 선을 병렬로 연결할 때 두 선 사이에는 저항외에는 아무것도 있으면 안됩니다.
전류도 저항 바로 옆에 전류계(또는 테스터기)를 연결해서 전류를 측정합니다.
이 때 전류와 전압을 따로 측정하면 안됩니다. 전류계를 연결할 때와 연결하지 않을 때 저항에 걸리는 전압이 바뀔 수 있기 때문입니다.
먼저 전류계를 연결하고 그 상태에서 전압계를 연결합니다. 그리고 전류계의 눈금과 전압계의 눈금을 가능한 동시에 읽습니다. 그렇게 한다면 어느정도 정확한 값을 얻을 수 있을 것입니다