일반물리학실험 | 고체저항과 전구물리

 

 

 

TIP

 

 

니크롬선의 길이 및 굵기에 따른 저항의 변화를 확인하여 비저항의 개념을 이해한다. 전구에 인가되는 전압이 변할 때 전류의 변화와 저항을 측정하여 필라멘트의 온도에 따른 저항(비저항)의 상관관계를 파악한다.

 

 

 

전류(current)는 어떤 단면을 통과하는 전하의 흐름률로 정의된다 단면적 A를 △t시간 동안에 통과하는 전하량을 △Q라고 한다면, 평균전류(average current) I_avg는 단위시간당 단면적 A를 통과하는 전하량과 같으며

와 같이 나타낸다.

 

전류의 SI 단위는 암페어(A)이며 1A=1C/s이므로 1A의 전류는 1C의 전하량이 어떤 단면을 1s 동안에 통과하는 것과 같다. 단면적이 A이고 전류 I가 흐르는 도체가 있다고 할 때 이 도체의 전류밀도(current density) J는 단위 넓이당 전류로 정의하며

와 같이 표현한다. 전류밀도는 전기장에 비례하며 J = σE로 표현하고 여기서 비례상수 σ는 도체의 전도도(conductivity)이다.

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실험 방법

1. 실험 준비

1) 인터페이스의 output에 바나나 플러그 패치코드와 악어집게를 연결한다.

 

2) Signal generator에서 waveform을 DC로 설정한다.

 

3) 시작유형을 auto로 설정하고 작동중지 조건을 10초 이상으로 설정한다.

 

4) Calculator 메뉴에서 저항과 관련된 계산식 R=V/I를 작성한 뒤 전압 값과 전류 값을 알맞은 측정값에 연결한다.

 

2. 니크롬선 실험

1) 약 60㎝ 길이의 니크롬선을 준비한 뒤 버니어 캘리퍼스를 이용하여 직경을 측정한다.

 

2) 니크롬선의 한쪽 부분을 꺾은 뒤 그 부분으로부터 50㎝ 되는 부분도 꺾어준다.1) 

 

3) 악어집게를 연결한 뒤 전압을 1V로 설정하고 측정을 시작한 뒤 저항 값의 평균을 구한다.

 

4) 니크롬선의 직렬연결, 병렬연결에서의 저항 값을 각각 측정하고 평균을 구한다.

 

5) 굵기가 다른 니크롬선의 저항을 같은 방법으로 측정한다.

 

6) 측정된 저항과 니크롬선의 단면적, 길이를 이용하여 비저항을 계산하고 비교한다.

 

3. 꼬마전구 실험

1) 전구를 소켓에 연결하고 디스플레이 영역에 표 2개를 생성하여 전압과 저항의 표를 생성한다.

 

2) 전압이 0.1V일 때 저항을 측정하고 측정된 저항의 마지막 값을 표에 입력한다.

 

3) 0.1V 단위로 전압을 올리며 측정하여 1.5V까지 같은 방법으로 측정한다.

 

4) 전압에 따른 전구에 대한 저항 값을 그래프로 나타내어 확인한다.

 

5) 실험 결과를 바탕으로 표를 작성하고 비저항, 온도, 온도계수를 계산한다.

 

 

 

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