[물리학실험 레포트 보고서] 실험 예비 - 직렬과 병렬 회로

실험 02. 직렬과 병렬 회로
실험 목표
직렬회로와 병렬회로에서 전류의 흐름을 방해한다.
직렬회로와 병렬회로에서 전압을 공부한다.
직렬 회로와 병렬회로의 등가저항의 옴의 법칙을 이용하여 계산한다.
실험 기구
기본 설정: 컴퓨터, LabPro(인터페이스), LoggerPro(프로그램)
센 서: 전류 & 전압 센서
기타 기구: 전선과 클립, 저항 10 Ω, 50 Ω, 68 Ω, 직류 전원 공급기
실험 원리
저항의 접속은 합성저항이 증가하는 직렬접속과 합성저항이 감소하는 병렬접속이 있다. 직렬접속은 저항의 합이 증가하는 것으로 합성저항은 전체를 더한 것과 같다. 직렬접속에서의 옴의 법칙은 다음과 같이 나타낼 수 있다. (A) 직렬회로에서는 저항에 비례하여 전압이 분배되고 각 저항에 걸리는 전압을 합치면 전원전압과 같게 된다. 병렬접속에서는 각 회로에 걸리는 전류의 크기는 저항에 반비례한다. 병렬접속에서 저항의 크기는 로 나타낼 수 있다.
실험 방법

과정 1. 직렬 회로

1. [일반물리 실험] 폴더에 있는 [02 직렬과 병렬회로.cmbl] 파일을 열고, 메뉴에서 Save As 선…(생략)

2. Dual Channel Amplifier에 있는 DIN 1을 LabPro에 연결한다. 마찬가지로 DIN 2도 연결한다. 전압 센서를 Dual Channel Amplifier에 있는 PROBE 1에 연결한다. 전류 센서를 PROBE 2에 연결한다. 전원 공급기를 조절할 수 있다면 3V에 맞춘다. 단 연결하고 난 다음에, 맞게 연결이 되었는지 다시 확인해보라. (조에 따라 실험 장비가 다를 수 있으니 조교의 지시에 따르시오.)

3. 전압 센서의 두 전선(빨강, 검정)을 서로 연결하라. Zero 단추를 클릭하고 이때 Zero all sensors 단추를 누른다. 이것은 전류와 전압이 없을 때 0이 되도록 만든다.

4. Figure 2처럼 직렬회로를 연결하는데, 저항기1과 저항기2에 10 Ω 저항기를 이용한다. 전압 센서는 저항기 양쪽의 전압을 재는데 사용됨을 주의하라. 전류 센서의 끝은 전원 공급기의 +극과 연결되어야 한다.

5. 이 부분의 실험에서는 아직 [수집]을 누를 필요가 없다. Meter window를 통해서 언제든지 볼 수 있다. 회로를 완성시키면 전류와 전압이 둘 다 증가할 것이다. 그렇지 않다면 회로를 다시 점검하시오.

6. 회로를 연결해서 전류(I)와 총 전압()을 데이터 표에 기록한다.

7. 전압 센서를 저항기1의 양 끝단에 연결해서 회로를 만들고 전압(V1)을 읽는다. 값을 데이터 표에 기록한다.

8. 전압 센서를 저항기2의 양 끝단에 연결해서 회로를 만들고 전압(V2)을 읽는다. 값을 데이터 표에 기록한다.

9. 저항기2를 50Ω으로 바꾸어서 5~8 과정을 반복한다.

10. 저항기1과 저항기2 둘 다 50Ω으로 바꾸어서 5~8 과정을 반복한다.

과정 2. 병렬 회로

11. 50Ω 저항 두 개를 이용하여 아래의 그림처럼 병렬 회로를 연결한다. 앞의 실험처럼 전압 센서는 두 저항기 양 끝단에 걸리는 전압을 재는데 사용한다. 전류 센서의 빨간 끝은 전원 공급기의 +쪽을 향하게 놓는다. 전류 센서는 회로에 흐르는 총 전류를 재는데 사용한다.

12. 과정1 에서처럼 Meter window를 통해서 언제든지 볼 수 있다. 회로를 완성시키면 전류와 전압이 둘 다 증가 할 것이다. 그렇지 않다면 회로를 다시 점검하시오.

13. 회로를 연결해서 전류(I)와 총 전압(Vtot)을 데이터 표에 기록한다.

14. 전압 센서를 저항기1의 양 끝단에 연결해서 회로를 만들고 전압(V1)을 읽은 값을 데이터 표에 기록한다.

15. 전압 센서를 저항기2의 양 끝단에 연결해서 회로를 만들고 전압(V2)을 읽은 값을 데이터 표에 기록한다.

16. 저항