[일반물리학 실험] 키르히호프의 법칙
1. 목적
여러 개의 고리로 된 회로에서 흐르는 전류와 전압을 계산하고 키르히호프의 법칙을 이해한다.
2. 실험 기구
키르히호프의 법칙 실험기(SG-6110), 직류전압계(SG-6178), 색 코드된 저항체(30k, 68k, 100k, 220k), 건전지(1.5V × 2ea)
3. 기본 원리
여러 개의 전기 저항과 전원이 연결된 복잡한 회로에서 각 부분을 흐르는 전류와 전압 사이에는 다음과 같은 키르히호프의 법칙이 성립한다.
제 1법칙 : 전류가 흐르고 있는 여러 개의 회로가 한 점에서 만 날 때 이 점에 흘러들어오는 전류의 총 합은 그 점에서 나가는 전류의 총 합과 같다.
그림 1에서 점으로 들어오는 전류는 , 이고, 흘러 나가는 전류는 이므로 이들 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.
(1)
이것은 전기 회로에서 전류가 흐를 때 전하가 보존됨을 나타낸다.
제 2법칙 : 임의의 닫힌 회로에서 그 회로에 있는 전지의 기전력 대수 합은 그 회로에 있는 저항에 의한 전압강하의 대수 합과 같다.
그림 1의 전기회로는 두 개의 닫힌 회로로 나누어 생각할 수 있다. 두 개의 회로는 다음과 같은 관계가 성립한다.
닫힌 회로 에서
(2)
닫힌 회로 에서
(3)
이것은 전기회로에서 전지의 기전력이 공급한 에너지와 저항에서 소비한 에너지는 서로 같아야 한다는 것을 의미한다.
또한 폐회로 내에서 모든 기전력 의 대수적인 합은 동일한 폐회로 내의 모든 저항에서의 전압 강하의 대수적인 합과 같다. 즉,
(4)
이다. 이는 에너지 보존의 법칙에 해당한다.
4. 실험 방법
A. 키르히호프의 법칙 (회로 1)
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2013.12.10
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