[자연과학]물리실험 - 휘트스톤 브릿지를 이용한 저항 측정

■ 실험 목적
물질의 특성의 하나인 전기 저항에 대해 알아보고, 휘트스톤 브릿지(Wheatstone Bridge)의 원리와 구조를 이해하며, 이를 이용해 미지 저항의 값을 측정한다.
■ 이론

(1) 휘트스톤 브릿지의 기본 원리

전류는 전위가 높은 곳에서부터 낮은 곳으로 흐른다. 그림 1에서 b와 d 사이에 전위차가 없다면 b와 d 사이에는 전류의 흐름이 없게 된다. 즉, 검류계(G)를 통해 흐르는 전류는 0이다. a 점을 전위 측정의 기준점으로 생각하면, 검류계에 흐르는 전류가 0인 경우에 a에서 d 까지의 전위차와 a에서 b까지의 전위차가 같으므로,
(1)
이다. 마찬가지로 b,c와 b,d 간의 전위차도 동일하므로,

(2)

와 같이 쓸 수 있다. b와 d사이의 전류 흐름이 없는 경우,

(3)

이므로, 식 (1)~(3)을 이용하면 다음 식을 얻는다.

(4)

식 (1)과 식 (4)로부터 다음 식을 얻을 수 있다.
즉,

(5)

이 된다. 따라서 세 개 저항의 저항값을 알면, 나머지 하나의 미지 저항값을 구할 수 있다.
(2) 슬라이드 - 와이어(Slide-Wire)형 휘트스톤 브릿지의 원…(생략)

(6)

(7)