[자연과학] 물리실험 - 키르히호프의 법칙

물리실험 - 키르히호프의 법칙

1. 실험목적

- 여러 개의 고리로 된 회로에서 흐르는 전류와 전압을 계산하고 키르히호프의 법칙을 이 해한다.

2. 기본원리

여러 개의 전기 저항과 전원이 연결된 복잡한 회로에서 각 부분을 흐르는 전류와 전압사이
에는 다음과 같은 키르히호프의 법칙이 성립한다.
제 1법칙 : 전류가 흐르고 있는 여러 개의 회로가 한 점에서 만날 때 이 점에 흘러들어오는 전류의 총합은 그 점에서 나가는 전류의 총 합과 같다.
그림 1에서 B점으로 들어오는 전류는 I₁, I₂이고, 흘러 나가는 전류는 I₃이므로 이들 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.

I₁+ I₂〓 I₃ (1)
이것은 전기 회로에서 전류가 흐를 때 전하가 보존됨을 나타낸다.
제 2법칙 : 임의의 닫힌 회로에서 그 회로에 있는 전지의 기전력은 대수 합은 그 회로에 있는 저항에 의한 전압강하의 대수 합과 같다.
그림 1의 전기회로는 두 개의 닫힌 회로로 나누어 생각할 수 있다. 두 개의 회로는 다음과 같은 관계가 성립한다.
닫힌 회로 ABDA에서
…(생략)

이다. 이는 에너지 보존의 법칙에 해당한다.

4. 실험방법

① 그림 2와 같이 회로를 구성한다. 전지, 값을 모르는 색깔저항을 골라 각각의 자리에 연결한다. 저항 값은 아래에 주어진 표를 참조하여 계산한다.

② 회로에서 들어오는 전류 B와 흘러 나가는 전류 C에 전류계를 연결하여 각 점에서의 전류를 기록하고, 들어오는 전류와 나가는 전류가 같은지 확인한다(제1법칙). D 및 F점에 서도 같은 실험을 반복한다.

③ R₂ 및 R₃의 저항 값을 기록하고 건전지의 전압을 측정, 기록한다. 이 값을 이용해서 키르히호프 제 2법칙을 확인한다.

① 그림3과 같이 회로를 구성한다. 전지, 값을 모르는 색깔저항을 골라 각각의 자리에 연결한다. 저항값은 아래에 주어진 표를 참조하여 계산한다.

② 회로에서 들어오는 전류 B와 흘러나가는 전류 A에 전류계를 연결하여 각 점에서의 전류를 기록하고, 들어오는 전류와 나가는 전류가 같은지 확인한다(제1법칙). E 및 F점에서도 같은 실험을 반복한다.

③ R₁ 및 R₂의 저항값을 기록하고 건전지의 전압을 측정, 기록한다. 이 값을 이용해서 키르히호프 제2법칙을 확인한다.

① 그림4와 같이 회로를 구성한다. 전지, 값을 모르는 색깔저항을 골라 각각의 자리에 연결한다. 저항값은 아래에 주어진 표를 참조하여 계산한다.