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Physics 포스팅

[전자기학] 대학생 실험과제 - 키르히호프의 법칙 결과 보고서

Doyeon0430 | 2024년 01월 12일

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이번시간에는 대학물리학에서 진행하는 키르히호프의 법칙 실험에 대해 정리하겠습니다.

저는 대학교 과제를 수행하기 위해 보고서와 레포트를 제작했습니다.

그렇기 때문에 실험에 대한 오차율이 표시될 수 있으니 양해 부탁드립니다.

그럼 지금부터 보고서 정리를 시작하겠습니다.

 

  1. 키르히호프의 법칙 - 실험목적
  2. 키르히호프의 법칙 - 실험원리
  3. 키르히호프의 법칙 - 실험기기
  4. 키르히호프의 법칙 - 실험방법
  5. 키르히호프의 법칙 - 실험결과
  6. 키르히호프의 법칙 - 실험고찰
  7. 키르히호프의 법칙 - 적용사례

 

 

1. 키르히호프의 법칙 - 실험목적

여러 개의 고리로 된 회로에서 흐르는 전류와 전압을 계산하고 키르히호프의 법칙을 이해합니다.

이번 실험에서는 키르히호프의 제 1법칙(전류법칙)과 제 2법칙(전압법칙)을 적용할 수 있습니다.

 

2. 키르히호프의 법칙 - 실험원리

키르히호프의 법칙 실험은 전기 회로망에서 전류와 전압의 관계를 규명할 수 있습니다.

이 실험을 통해 복잡한 회로망에서 각 저항에 걸리는 전압과 흐르는 전류를 계산할 수 있습니다.

 

키르히호프의 제 1법칙

키르히호프의 전류 법칙은 임의의 접속점에서 유입되는 전류의 총합은 유출되는 전류의 총합과 같다는 법칙입니다.

이는 전하의 보존법칙에 근거하며 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.

I1 + I2 - I3 = 0

 

키르히호프의 제 2법칙

키르히호프의 전압 법칙은 임의의 폐회로에서 전압원의 양극과 음극 사이의 전압의 합은 0이라는 법칙입니다.

이는 에너지의 보존법칙에 근거하며 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.

k = 1n, Vk = 0

 

3. 키르히호프의 법칙 - 실험기기

1. AC/DC Electronics Lab Board 장치 / Digital Multimeter

키르히호프의 법칙 AC/DC Electronics Lab Board 장치

 

2. 공학물리실험 (출판사 : 북스힐)

북스힐 공학물리실험책

 

4. 키르히호프의 법칙 - 실험방법

저는 대학교에서 공학물리학및실험 과목을 통해 해당 실험을 진행했습니다.

참고로 북스힐의 공학물리실험책을 토대로 실험을 진행했습니다.

대학 교재로도 사용할 만큼 개념 설명이 잘 되어 있습니다.

 

1. 키르히호프의 법칙 (회로 1)

키르히호프의 법칙 (회로 1)

 

2. 키르히호프의 법칙 (회로 2)

키르히호프의 법칙 (회로 2)

 

3. 키르히호프의 법칙 (회로 3)

키르히호프의 법칙 (회로 3)

 

4. 키르히호프의 법칙 (회로 4)

키르히호프의 법칙 (회로 4)

 

5. 키르히호프의 법칙 - 실험결과

다음으로 실험에 대한 결과를 정리하겠습니다.

실험실 상황에 따라 오차가 발생한 점 양해부탁드립니다.

 

키르히호프의 법칙 실험결과 1

키르히호프의 법칙 실험결과 2

 

6. 키르히호프의 법칙 - 실험고찰

키르히호프의 법칙 실험은 전기 회로에서 전류와 전압 간의 관계를 확인하기 위한 실험입니다.

전기 회로 각 노드에서의 전류 합은 0이고 각 폐쇄회로에서의 전압 합은 0이라는 두 가지 원칙으로 이루어져 있습니다.

이 법칙은 전기 회로의 전류와 전압 사이의 정확한 관계를 설명하는 중요한 법칙으로 알려져 있습니다.

 

다음은 키르히호프의 법칙 실험을 개선하기 위한 몇 가지 방안입니다.

  • 회로의 연결을 확실히 하여 연결 불량으로 인한 오차를 줄입니다. 

  • 저항의 온도 변화에 따른 저항 값 변화를 줄이기 위해 실험을 빠르게 진행합니다.

  • 실험 결과를 분석하여 오차 요인을 파악하고, 이를 보정하기 위한 방법을 모색합니다.

 

실험 과정에서 다음과 같은 오차 요인을 고려할 필요가 있습니다

  • 전류계와 전압계의 측정 오차

  • 회로의 연결 불량

  • 저항의 온도 변화에 따른 저항 값 변화

 

이러한 방안을 통해 더욱 정확하고 깔끔한 실험 결과를 얻을 수 있습니다.

 

7. 키르히호프의 법칙 - 적용사례

1. 전자 회로 설계

2. 전력 시스템 분석

3. 의료 기기 설계

4. 자동차 전기 시스템 설계

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