[기초전자전기실험1] A 받은 휘트스톤브리지 예비보고서 기초전자전기실험

실험 6. 휘트스톤 브리지

1. 실험목적 휘트스톤 브리지를 통하여 평형상태를 이용한 정밀 측정 방법을 이해하고, 휘트스톤 브리지에 의한 저 항 측정 방법을 실험한다. 2. 실험 이론 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)는 회로의 평형상태를 이용하여 정밀한 저항 측정을 위한 계측 방법에 이용되는 회로이다. 그림 1과 같은 회로에서 만약 A점과 B점 사이에 전위차가 없으면( ) 전류의 흐름을 감지할 수 있는 검류계(Galvanometer) ⓖ에는 전류가 흐르지 않는다. 이는 회로가 평형 상태에 도달했다고 할 수 있다. 이러한 평형상태를 이용하여 , , 의 값으로부터 미지의 저항값 X를 계산할 수 있다.

그림 1 휘트스톤 브리지 -미지의 저항값 X의 계산 1) 의 값을 적절히 조절하여 A, B점의 전위차가 ‘0’이 되었다고 가정하면, 이다. 그림 1 에서 과 의 왼쪽 노드를 C, X와 의 오른쪽 노드를 D로 설정한다. 2) 이므로, , 이다. 3) 2)의 식을 옴의 법칙( )을 이용하여 전류와 저항 관계에 대해 나타내면 다음과 같다. (단, X 와 에 흐르는 전류는 각각 , 이다.
,
4) 3)의 식을 정리하면 이고, 저항들의 관계식을 나타내면 다음과 같다.
5) 위 식을 X에 대해 정리하면 다음 식 1과 같다.
-식 1
이러한 휘트스톤 브리지는 평형상태 또는 불 평형상태에서 모두 동작한다. 또한, 휘트스톤 브리지의 평 형상태 여부와 관계없이 키르히호프 전압 법칙(KVL) 및 키르히호프 전류 법칙(KCL)은 휘트스톤 브리 지 회로에 성립한다. 즉, 각 노드에는 KCL을 적용할 수 있고, 각 메쉬에는 KVL을 적용할 수 있다. 그 림 1의 회로에서 KVL과 KCL을 적용해보면 다음과 같다. -노드 C에서의 키르히호프 전류 법칙( 전압원으로부터 흐르는 전류를 으로 설정한다)
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그림 2 실험 회로 5. 예상 결과