기초전자실험 - with PSpice / part 01. 기초 및 직류 실험 / 저항 결과보고서

┃실험 01. 저항 결과보고서

 

 

1.1 실험 목표

· 저항의 종류를 구별하고 특성을 설명할 수 있다.

· 컬러코드를 보고 저항값을 읽을 수 있다.

· 디지털 멀티미터로 저항값을 측정할 수 있다.

 

 

 

1.2 기초 이론
저항(Resistor)은 회로에서 전류의 흐름을 억제하는 전자부품이다. 저항은 R로 표시하며, 단위는 옴([Ω], ohm)이다. 저항은 재료의 종류, 크기에 따라 그 값이 달라지며, 이러한 성질을 이용하여 다양한 용량의 저항을 만든다. 원통형 저항에서 저항값 R은 식 (1.1)과 같다. 이 식에서 A는 단면적, l은 길이, ρ 는 재료 고유의 저항률(Resistivity)이다.

 

                                                                            R = ρ * (l / A)                                                                   식(1.1)

 

식 (1,1)로부터 저항값 R은 재료의 저항률 및 길이에 비례하고, 단면적에 반비례함을 알 수 있다.

 

 

1.2.2 컬러코드

 

컬러코드(Color Code)란 컬러마다 숫자를 지정하고, 컬러 띠(Band)를 인쇄하여 저항값을 표시 하는 방법이다. 일반 저항은 4개, 정밀 저항은 5개의 킬러 띠로 킬러코드를 표시한다. 컬러코드를 사용하면 특징한 저항을 찾거나 섞여 있는 저항을 분류하기 쉽다.

[표1-1]은 컬러코드에 사용되는 컬러와 해당 컬러에 지정된 숫자를 나타낸다.

 [표1-1 컬러와 지정된 숫자] 

컬러코드(Color Code) 표

 

 

1.3 실험

 [실험 장비]

실험 기기	멀티미터	1대
실험 부품	저항	100[Ω], 330[Ω] , 4.7[kΩ]  , 15[kΩ] , 470[kΩ]	각 1개
	가변저항	5[kΩ]

 

 

1.3.1 저항 측정

1. 주어진 저항의 컬러코드를 [표 1-2]의 ‘컬러코드’ 칸에 기록하라.

2. 컬러코드를 이용하여 저항값을 읽어 [표 1-2]의 ‘저항값( T )’ 칸에 기록하라.

3. 멀티미터로 저항을 측정하여 [표 1-2]의 ‘측정값‘( M ) 칸에 기록하라.

4. 측정값( M )과 저항값( T )의 [%]오차를 계산하여 [표 1-2]에 기록하라. 이때 [%]오차 = (M - T) / T * 100[%]  의 식을 이용하라.

 

 

 [표 1-2 저항 측정]

저항( Ω )	컬러코드	저항값(T)	측정값(M)	[%]오차
100	갈흑갈금 (1,0,1,0.1)	100	99.9	0.1%
330	등등갈금 (3,3,1,0.1)	330	328	0.6%
4.7	황자적금 (4,7,2,0.1)	4.7	4.68	0.4%
15	갈녹등금 (1,5,3,0.1)	15	14.7	2%
470	황자황은 (4,7,4,0.01)	470	474	0.9%

 

 

1.3.2 가변저항 측정

1. 5[kΩ]의 가변저항을 준비하고, 손잡이를 적당히 중간에 위치시킨다.

2. a~c 단자 사이의 저항을 측정하여 [표 1-3]에 기록하라.

3. a~b 단자 사이의 저항을 측정하여 [표 1-3]에 기록하라. 측정 후에도 가변저항의 손잡이는 돌리지 않는다.

4. b~a 단자 사이의 저항을 측정하여 [표 1-3]에 기록하라.

5. 가변저항의 손잡이를 오른쪽 또는 왼쪽으로 적당히 회전시킨다.

6. a~c 단자 사이의 저항을 측정하여 [표 1-3]에 기록하라.

7. a~b, b~c 단자 사이의 저항을 측정하여 [표 1-3]에 기록하라.

 

 [표 1-3 가변저항 측정]

실험 과정	a~c 단자 사이의 저항	a~b 단자 사이의 저항	b~c 단자 사이의 저항
1~4	0.2[Ω]	4.78[kΩ]	0.17[kΩ]
5~7	0.23 [Ω]	4.81[kΩ]	0.15[kΩ]

 

 

 

1.4 결과 및 검토

1. 그림으로 주어진 저항의 컬러코드와 그에 따른 저항값을 써 넣어라.

 

저항	컬러코드	저항값
	갈흑흑금	10[Ω] ± 5[%]
	갈흑갈금	100[Ω] ± 5[%]
	녹흑적갈	5[Ω] ± 1[%]
	적적등갈	22[Ω] ± 1[%]
	등등황갈	330[Ω] ± 1[%]
	갈검검은갈	10[Ω] ± 1[%]
	황적흑금갈	4.2[Ω] ± 1[%]
	갈녹흑등갈	150[Ω] ± 1[%]

 

 

2. [표 1-2]에서 구한 오차가 컬러코드에 따른 오차 범위를 만족하는지 확인하라.

[표 1-2]의 저항 순서대로 금색( ± 5[%]) 4개, 은색( ± 10[%]) 1개로 0.1%, 0.6%, 0.4%, 2%, 0.9%로 모두 오차 범위를 만족하는 것을 확인할 수 있다.

 

3. [표 1-3]에서 a~b, b~c 단자 사이 저항 합이 a~c 단자 사이의 저항과 같은지 계산해보라.

첫 번째 측정 값: 

a~b 단자 사이의 저항: 4.78 [kΩ]

b~c 단자 사이의 저항: 0.17 [Ω]

합: 4.78kΩ  + 0.17Ω  = 4.957 [kΩ]

 

두 번째 측정 값:

a~b 단자 사이의 저항: 4.81 [kΩ]

b~c 단자 사이의 저항: 0.15 [Ω]

합: 4.81kΩ  + 0.15Ω  = 4.965 [kΩ]

 

4. 가변저항으로 조명의 밝기를 조절하려면, 3개의 단자(a, b ,c) 중에서 어떤 단자를 사용해야 하는가?

가변저항을 사용하여 조명의 밝기를 조절할 때는 a와 b 사이의 단자를 사용해야 한다. 가변저항을 회전시키면서 a와 b 사이의 저항이 변화함에 따라 전류가 조절되어 조명의 밝기도 조절된다.

 

 

결과 및 검토

실험에서는 다양한 저항 값들에 대해 측정을 진행하였고, 이를 [표 1-2]에 나타내었다. 측정값과 저항값을 이용하여 각 저항에 따른 오차를 [%]오차  = (M - T) / T * 100[%] 식을 사용해 계산하여 기록하고, 교재의 컬러코드 오차 범위를 확인하여 비교해 보았을 때, 모든 오차가 해당 컬러코드의 오차 범위 내에 있었다. 따라서, 실험 결과는 정확하게 측정되었다고 할 수 있다.

 

또한, 실험에서 가변저항을 측정하여 [표 1-3]에 나타내었다. 가변저항을 사용하여 a~b, b~c 단자 사이의 저항을 측정하고 이를 이용하여 각 단자 사이의 저항을 기록하였다. 두 번의 측정 결과를 비교한 결과, a~b, b~c 단자 사이 저항 합이 a~c 단자 사이의 저항과 같은지 계산해본 결과 저항 값이 각각의 측정값과 불일치성을 띄는 것을 확인했다. 이러한 차이는 가변저항이 조정되어 값이 변경되었을 수 있으며, 실험 과정에서 발생할 수 있는 오차로 판단된다.

 

마지막으로, 조명의 밝기를 조절하기 위해 가변저항을 사용할 때는 a와 b 사이의 단자를 사용하여야 한다는 결론을 도출하였다. 이는 가변저항을 회전시킴으로써 a와 b 사이의 저항이 변화하면서 전류가 조절되어 조명의 밝기를 조절할 수 있기 때문이다.