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전자기학 결과 보고서 - 옴(Ohm)의 법칙
제목 : Ohm의 법칙
목표
Ohm의 법칙으로 널리 알려진 세 변수(저항, 전압, 전류)의 수학적 관계에 대해서 조사해 본다.
원리
옴의 법칙이란 전기학에서 어떤 물질에 흐르는 정상 전류의 양은 그 물질의 양 사이의 전위차, 즉 전압에 직접 비례한다는 것을 밝힌 실험적 법칙이다. 따라서 이러한 물질로 만든 전선 양끝 사이에 걸린 전압V(단위는 볼트[V])가 3배 증가하면, 그 전선에 흐르는 전류I(단위는 암페어[A])도 역시 3배로 증가한다. 그리고 전압과 전류의 비인 V/I는 일정하다 이 비 V/I를 일컬어 저항 R라 하고 그 단위는 옴(Ω)이다. 옴의 법칙은 직류회로뿐만 아니라 전류와 전압의 관계가 훨씬 복잡한 교류회로에도 적용할 수 있다.
실험 기구
- 회로실험보드 - 배터리
- 연결선 - 멀티미터
- 저항시료 - 그래프용지
실험 방법
(1) 저항측정 : 저항 하나를 선택하여 색 코드(그림 32-2)를 이용하여 저항 값을 기록하고 멀티미터를 Ω으로 설정하고 저항 값을 직접 측정하여 기록한다.
(2) 전압측정 : 멀티미터를 직류전원 -V로 설정하고 전압을 측정하여 기록한다.
(3) 전류측정 : 먼저, 을 이용하여 전류의 계산 값을 기록한다. 저항을 실험 판 위의 두 스프링에 끼우고 멀티미터를 전류의 계산 값과 비교하여 적당한 단위(㎂, ㎃, A)를 선택하여 그림 32-1a와 같은 회로를 구성해서 전류를 측정한다.
(4) 오차를 줄이기 위해 (1)∼(3)의 과정을 세 사람이 돌아가며 두 번씩 총 6회를 측정한다.
(5) 저항의 직류연결 실험 : 위에서 실험한 저항과 다른 저항을 하나 선택하여 (1)∼(3)을 반복하되 회로를 그림 32-1b와 같이 구성하여 전류를 측정한다.
(6) 두 개의 저항의 합, 즉 총 저항을 구하기 위해 그림 32-1b의 회로에서 저항만 놔둔 채 연결을 해제하고, 양 끝에 멀티미터를 연결하여 저항을 측정한다.
(7) 저항의 병렬연결 실험 : 그림 32-1c와 같이 회로를 구성한 다음 ⓐ-ⓑ 사이의 연결을 해제하고 멀티미터를 연결하여 총 전류를 측정하고, ⓑ-ⓒ, ⓑ-ⓓ 구간에 연결하여 각각의 저항에 대한 전류를 측정한다. 마지막으로 ⓑ-ⓔ 구간에 멀티미터를 연결하여 병렬연결 된 두 저항의 총 저항을 측정한다.
D…(생략)
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했다면 미세한 오차가 있을 것이다. 하지만 이렇게 작은 오차를 얻었다는 것은 실험기구 오차만이 있었다는 것을 의미하며 실험이 아주 잘 되었다고 볼 수 있다.
결론
Ohm의 법칙으로 널리 알려진 저항(R), 전압(V), 전류(I)의 수학적 관계 “”을 실험을 통해 증명하였다.
저항의 직렬연결에서는 전류가 항상 일정, 병렬연결에서는 전압이 항상 일정하다는 것을 알았다.
참고 문헌
전자기학 - 제7판
[William H. Hayt, Jr. 지음 / John A. Buck 지음 / 강형부 옮김]
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