기본 전기회로 이론의 이해와 설계 / 오실로스코프와 파형발생기의 사용법​ > 실험주제별 갤러리

본문 바로가기



물리 | 기본 전기회로 이론의 이해와 설계 / 오실로스코프와 파형발생기의 사용법​

페이지 정보

작성자 캠프 담당자 작성일17-06-07 16:10 조회5,552회 댓글0건

본문

 

국립중앙과학관 세종과학실험 토론캠프
 

 

기본 전기회로 이론의 이해와 설계 / 오실로스코프와 파형발생기의 사용법

 

 

 

1. 실험목표


1) 전지, 저항기, 축전기와 같은 회로소자의 기호를 익히고, 회로도를 보면서

브레드보드에 회로를 직접 꾸밀 수 있는 능력을 키운다.

2) 저항기와 직류 및 교류 전원으로 구성된 회로에 흐르는 전류와 전압을 측정하여 얻어진 실험값과 옴의 법칙과 키르히호프의 법칙을 통해 얻어진 이론값을 비교한다.

3) 파형 발생기와 오실로스코프의 사용법을 익힌다.

4) 파형 발생기로부터 입력된 교류파의 신호와 여러 소자에 의해 변화된 출력신호를 오실로스코프로 측정하는 방법을 익혀 전기회로실험에 대한 이해도를 높인다. 

 

 

2. 실험기구

직류 전원 공급 장치 또는 건전지(6V), 디지털 멀티미터(DMM), 파형발생기, 오실로스코프, 각종 색코드(탄소피막) 저항기 5종류(, 470Ω, 1kΩ, 100kΩ, 220kΩ, 470kΩ), 축전기(0.1μF), 브레드보드, 각종 케이블(바나나-바나나, 바나나-악어클립)

 

3. 실험방법

<실험 1> 회로의 이해

(1) 저항 3개로 이루어진 회로도를 보고 회로도와 같은 회로를 브레드보드에 만들어 본다. 

 

07c9f43100607d9ec0ebd4bcaf8b22c1_1496820

사진1. 브레드보드로 회로를 만드는 중

(2) 2명씩 짝을 지어 한 학생은 저항 4개로 이루어진 회로를 설계하면 그 회로도를 다른 학생이 브레드 보드에 완성해 보자. 회로를 설계한 학생은 브레드보드에 꾸며질 예상 회로를 그려본다. 브레드보드에 꾸미는 학생이 끝나면 회로를 설계한 학생이 맞게 꾸며졌는지 확인해 보고 서로 역할을 바꾸어 본다.

(3) 서로 틀린 부분이 있다면 서로 의견을 나누면서 정확한 회로도를 완성해본다.

(4) 한 학생이 브레드보드에 저항으로 이루어진 그림을 그려보고 나머지 학생이 회로도를 그려보자. 브레드보드에 회로를 설계한 학생은 예상 회로도를 그려본다. 서로 확인해 보고 서로 역할을 바꾸어 본다.

(5) 서로 틀린 부분이 있다면 서로 의견을 나누면서 정확한 회로도를 완성해본다.

 

 

 

<실험 2> 파형발생기 및 오실로스코프 사용방법

 

1) 파형 만들기 

(1) 한 팀이 임의의 파형, V​P-P, 진동수(f)를 제시하면 다른 팀은 제시된 파

형을 만든다. (2회 실시)

(2) 이제 역할을 교대하여 실시한다. (2회 실시)

 

 

2) 주기 및 진동수 측정

(1) 파형발생기의 출력을 오실로스코프의 CH1 INPUT CONNECTOR 에 접

속한다. 오실로스코프를 실험에 적절하도록 조정한다.

(2) 파형발생기에서는 Amplitude Control을 조정하여 출력전압이 V​P-P​=12V인 신호를 인가해준다. 

(3) Range Switch와 Frequency Dial을 조정하여 인가한다.

(4) 각 진동수에 대해서 주기 T를 측정하여 기록한다. 또한 이에 따른 진동

를 계산한다. 

07c9f43100607d9ec0ebd4bcaf8b22c1_1496820b4ef34deb22109db6ed9a987d956eda3_1509600 

사진1. (좌) 진동수를 계산하는 모습 (우) 오실로스코프에 나타나는 파형

 

(2) 오실로스코프의 CH1으로는 입력전압(Vi을 측정하고

R​2에 100kΩ, 220kΩ, 470kΩ을 차례대로 연결해가며 CH2로R​2 저항양단에 DC전압(V​0)를 측정하여 기록한다.

   07c9f43100607d9ec0ebd4bcaf8b22c1_1496820

 

(3) 디지털멀티미터로도 V​i, ​V​0를 측정하여 기록한다. 실험 2의 측정값과 비교

한다.

 

(4) [그림 1]의 회로 (b)를 구성한다. 파형발생기에서는 Range Switch와 Frequency Dial을 조정하여 만들고 Amplitude Control을 조절하여 출력전압이 12V​P-P인 신호를 인가해준다. 

 

 

(5) 오실로스코프의 CH1으로는 입력전압( V​i )을 측정하고 R​2에 100kΩ, 220kΩ, 470kΩ을 

     차례대로 연결해가며 CH2로는저항양단에 AC전압을 측정하여 기록한다.

 

 

(6) 멀티테스터로 양단의 AC 전압을 측정하여 기록한다. 

단, 테스터기는오실로스코프로 측정한 값을 루트2로 나눈 후에 비교를 해야 한다.

 

실험 4. RC회로 시간상수 측정

 

(1)  [그림 2]의 회로를 구성한다.

 

(2) 파형발생기에서 Amplitude Control과 Frequency Dial을 조정하여 기전력을 공급한다. 

   이 때 Function Switch를 이용하여 직각파를 만들어준다. 

   오실로스코프를 이용하여 a와 c 양단의 전압을 측정하면서 조정한다.

 

(3) RC 값을 이용하여 시간상수를 계산한다.

 

(4) 오실로스코프를 이용하여 점 b와 c 양단전압을 측정한다. 이 때 오실로스코프에 

나타난 그래프는 축전기에 걸린 전압의 시간에 대한 변화를 나타낸다. 

오실로스코프의 여러 단자들을 적절히 조정하여 최저점에서 0.632배 정도 충전된 지점의 시간을

기록한다. 이 시간이 RC회로의 시간 상수이다.

 

(6) (2)와 (3)에서 측정한 시간을 (4)에서 구한 시간상수와 비교한다.

 

(7) 저항을 470Ω으로 바꾸어 회로를 구성한 후 실험 (2)부터 (6)을 반복한다.





 

 

댓글목록

등록된 댓글이 없습니다.


관리자