옴의 법칙

교육과정: KS3, GCSE, cycle 4, 2de, Sek I, HS, AP2, IB B.5

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목표

저항에 흐르는 전류와 저항에 걸리는 전압 사이의 관계를 밝힙니다.

실험 장치

5 V 전압원, 전류계, 100 Ω 저항이 있고, 전압계가 저항에 병렬로 연결되어 있습니다.

실험 방법

1. 전압 노브로 전압원을 0 V로 설정하세요.
2. 전압을 1 V씩 10 V까지 높이면서, 단계마다 전류계와 전압계의 측정값을 기록하세요.
3. 전압에 따른 전류의 그래프를 그리세요.
4. 그래프에서 저항 \(R = U / I\)를 구하세요.

예상 결과

5 V에서 전류계는 약 49.7 mA, 전압계는 약 4.97 V를 표시합니다. 점들은 원점을 지나는 직선 위에 놓입니다. 전류는 전압에 비례합니다. 모든 단계에서 \(R = U / I\) ≈ 100 Ω이고, 10 V에서 전류는 약 99 mA입니다.

질문

1. 200 Ω 저항을 사용하면 그래프의 기울기는 어떻게 달라집니까?
2. 전압계가 전압원에 설정한 값보다 조금 작은 값을 표시하는 이유는 무엇입니까?

답

1. 그래프의 기울기는 \(I / U = 1 / R\)이므로, 200 Ω에서는 기울기가 절반이 됩니다. 모든 전압에서 전류가 절반이 되어, 10 V에서 99 mA가 아니라 약 50 mA입니다.
2. 전압원에는 0.5 Ω의 내부 저항이 있고, 전류계와 케이블이 저항을 조금 더 보탭니다. 전류가 흐르면 이들에서 100분의 몇 볼트만큼 전압이 떨어지므로, 저항에는 전압원에 설정한 전압보다 조금 작은 전압, 즉 5 V가 아니라 약 4.97 V가 걸립니다.