PART1 DC Circuit

실험 3 : 키르히호프의 법칙

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PART1DC 회로

실험 3 : 키르히호프의 법칙

이론

fig1-10

그림 1-10 Kirchhoff의 전압과 전류법칙

키르히호프의 법칙은 전압원이 둘 이상 되는 복잡한 회로의 전류 전압 관계를 설명하는 방법으로 전압과 전류의 법칙으로 구분된다.

키르히호프의 전압법칙

복수의 전압원을 가진 회로에서 각각의 전압원에 대해 폐회로를 구성하면 폐회로의 상승전압과 하강전압의 합은 같다. 즉, 폐회로 내의 모든 전압의 합은 "0"이다.

그림 1-10(a)에서 전류가 시계방향으로 흐른다고 볼 때 EB 는 상승전압이고 ER1, ER2 하강전압이다.
따라서 EB = ER1 + ER2 즉, EB – ER1 – ER2 = 0. 이 된다.

키르히호프의 전류법칙

병렬회로의 각 node에서, 들어오는 전류의 합은 나가는 전류의 합과 같다.

그림 1-10(b)에서 node A로 들어오는 전류는 IT이고, 나가는 전류는 IR1, IR2.가 된다.
따라서, IT = IR1 + IR2 and IT – IR1 – IR2 = 0. 이 된다.

실험 과정

fig1-11

그림 1-11Kirchhoff의 전류 및 전압법칙

1. M-01의 회로-3에서 전압계를3a-3b, 3b-3c, 3e-3h 양단에연결하고전류계를3a-3d, 3b-3e, 3c-3f 양단에연결하여 그림1-11과같이회로를구성한다.

2. 각 전류계의 측정 전류값과 전류의 방향을 표1-3에기입한다. 그리고 주어진 식에 의해 전류값을 계산하여 해당란에 기입하여라.

-I1(R1 + R3) -I2R3 = E1, -I2(R2 + R3) -I1R3 = -E2

3. 각 전압계의 측정 전압을 표1-4에 기입하라. 그리고 부하저항의 저항값을 기록하라.

(R1 =E R1 / I1 , R2 =ER2 / I2 , R3 =ER3} / I3, 단 I1, I2, I3, ER1 , ER2 , ER3 는 측정값).
그리고 주어진 식에 의해 전압값을 계산하여 해당란에 기입하라.

E1=12V, E2 = 8V, V-1 = ER1, V-2 = ER2, V-3 = ER3
E1-ER1-ER3=0, E2-ER2-ER3 = 0
여기서, ER1 =I1 ·R1, ER2 =I2 ·R2, ER3 =I3 ·R3 이다.
단, R1,R2, R3, I1, I2, I3는 측정값
(R1,R2, R3 측정은 회로내의 전원과 전압 전류계를 제거하고 각 저항양단을 직접 ohm meter로 측정한다.

tab1

실험 1-3.1 키르히호프의 전류법칙 (M-01의 Circuit-3에서 그림 1-11과 같이 회로를 구성한다.)

1.결선 방법(M-01의 Circuit-3)
1.전원 결선
f

M01 보드의 좌측 Variable Power의 V1 단자와 Circuit-3의 3d(12V +) 단자 간을 적색선으로 결선한다.

M01 보드의 좌측 Variable Power의 V2 단자와 Circuit-3의 3f(8V +) 단자 간을 적색선으로 결선한다.

M01 보드의 좌측 Variable Power의 com 단자와 Circuit-3의 3h(-) 단자 간을 흑색선으로 결선한다.

2.계측기(전류계) 결선

I-1 전류 측정시

Circuit-3의 3d 단자와 전면 패널 Mutlimeter의 mA/A 단자 간을 적색선으로 연결하고, 3a 단자와 Low 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

단자 3b와 3e, 단자 3c와 3f 간을 황색선으로 연결한다.

I-2 전류 측정시

Circuit-3의 3f 단자와 전면 패널 Mutlimeter의 mA/A 단자 간을 적색선으로 연결하고, 3c 단자와 Low 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

단자 3a와 3d, 단자 3b와 3e 간을 황색선으로 연결한다.

I-3 전류 측정시

Circuit-3의 3e 단자와 전면 패널 Mutlimeter의 mA/A 단자 간을 적색선으로 연결하고, 3b 단자와 Low 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

단자 3a와 3d, 단자 3c와 3f 간을 황색선으로 연결한다.

2.결선도

I-1 전류 측정시

flash

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I-2 전류 측정시

flash

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I-3 전류 측정시

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3.측정방법
  1. 1Touch LCD 패널에서 좌측 메뉴에서variable power를 선택한다.

    variable_menu

  2. 23 CH DC 탭을 선택하고, DC Voltage V1에서 arrow 를 클릭하여 10V를 설정하고, DC Voltage V2에서 arrow 를 클릭하여 8V를 설정한다.

    DC Voltage V1을 더블 클릭하여 Quick Number Keypad를 이용하여 one, zero 그리고 ok 클릭하면 직접 입력된다.

    on을 클릭하면 V1에서 DC 10V, V2에서 DC 8V의 출력이 회로에 입력된다.

    3ChDc

  3. 31. 결선방법>전류계 결선><I-1 전류 측정시>와 같이 결선한 후, 좌측 메뉴에서 dmm을 클릭하면 Digital Multi Meter 창이 나타나며 이때 dci 클릭하면 I-1의 전류값과 전류의 방향이 나타난다. 표 1-3의 I-1에 기록한다.

  4. 41. 결선방법>전류계 결선><I-2 전류 측정시>와 같이 결선한 후, Digital Multi Meter 창이 표시된 전류값과 전류의 방향을 표 1-3의 I-2에 기록한다.
  5. 51. 결선방법>전류계 결선><I-3 전류 측정시>와 같이 결선한 후, Digital Multi Meter 창이 표시된 전류값과 전류의 방향을 표 1-3의 I-3에 기록한다.
4.계산

1. 주어진 식에 의해 전류값을 계산하여 해당란에 기입한다.

-I1(R1+R3)-I2R3=-E1,-I2(R2+R3)-I1R3=-E2

tab2

실험 1-3.2 키르히호프의 전압법칙 (M-01의 Circuit-3에서 그림 1-11과 같이 회로를 구성한다.)

1.결선 방법(M-01의 Circuit-3)
1.회로 결선

단자 3a와 3d, 단자 3b와 3e, 단자 3c와 3f 간을 황색선으로 연결한다.

2.전원 결선은 실험 3-1과 같다.
3.계측기(전압계) 결선

V-1 결선

전면 패널의 Signal Input A+ 단자와 Circuit-3의 3a 단자 간을 적색선으로 연결하고, A- 단자와 3b 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

V-2 결선

전면 패널의 Signal Input B+ 단자와 Circuit-3의 3c 단자 간을 적색선으로 연결하고, B- 단자와 3b 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

V-3 결선

전면 패널의 Multimeter의 High 단자와 Circuit-3의 3e 단자 간을 적색선으로 연결하고, Low 단자와 3h 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

2.Wiring Diagram
flash

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3.결선도
  1. 1Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 variable power를 선택하고, 3 CH DC 탭을 선택한 후 DC Voltage V1에서 arrow를 클릭하여 10V를 설정하고, DC Voltage V2에서는 8V를 설정한다.

    on을 클릭하면 다음 화면과 같으며, V1에서 DC 10V, V2에서 DC 8V의 출력이 회로에 입력된다.

  2. 2Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 analog input을 선택하고 Volt & Ampere Meter 탭을 선택한 다음 CH A, CH B 각각에 voltage, av, dc 를 클릭한다.

    CH A, CH B에 표시된 측정값을 표 1-4의 V-1, V-2에 기록한다. 이때 CH A는 전압 V-1, CH B는 전압 V-2이다.

  3. 3좌측 메뉴에서 dmm을 클릭하면 Digital Multi Meter 창에서 dcv를 클릭하면 V-3의 전압이 측정된다. 표 1-4의 V-3에 기록한다.
4.Calculation

1. 주어진 식에 의해 전압 값을 계산하여 해당란에 기입한다

E1=12V, E2=8V, V-1=E_R1, V-2=E_R2,V-3=E_R3,E1-E_R1-E_R3=0,E2-E_R2-E_R3=0

(R 1 =ER 1 / I1, R 2 =ER 2 / I2, R 3 =ER 3 / I3,

단 I1, I2, I3, ER 1 ,ER 2 ,ER 3 는 측정값).

E1=12V, E2=8V, V-1=ER1, V-2=ER2 ,V-3=ER3

여기서 ER 1 = I1 · R 1 ,ER 2 = I2 · R 2 , ER 3 = I3 · R 3 이다.

단, R 1 , R 2 , R 3 , I1, I2, I3 는 측정값 (R 1 , R 2 , R 3 측정은 회로내의 전원과 전압전류계를 제거하고 각 저항 양단을 직접 ohm meter로 측정한다.)

저항 측정 방법

1.측정 방법(M-01의 Circuit-3)
  1. 1) Touch LCD 패널에서 좌측 메뉴에서dmm 선택하고 Digital Multi Meter 창에서 ohm클릭한다.
  2. 2) 전면 패널의 Multimeter의 High 단자와 Circuit-3의 3a 단자 간을 적색선으로 연결하고, Low 단자와 3b 단자 간을 흑색선으로 연결하여 창에 표시된 측정값을 표 1-4에 회로의 R값에 기록한다.(R1 측정)
  3. 3) 3a, 3b에 연결된 두 선을 빼서 3b, 3c에 각각 연결하여 R2를 측정하고, 다시 3b, 3c에 연결된 두 선을 빼서 3e, 3h에 각각 연결하여 R3를 측정하여 표 1-4에 회로의 R값에 기록한다.
pirnt

실험 결과 보고서

result
키르히호프의 법칙
1. 실험 결과표

표 1-3

esult_table
 I-1I-2I-3
측 정 값
전류의 방향
계 산 값

표 1-4

esult_table
 V-1V-2V-3
측 정 값
회로의 R값
계 산 값
2. 검토 및 정리
1) 키르히호프의 전류 법칙과, 전류 법칙을 기술하시오.
2) 측정값과 계산값의 차이점을 비교하시오.
3. 실험 결과에 대해 토의한다.