물리학 및 실험 2 옴의법칙 예비

소개글

옴의 법칙 실험 예비 레포트

목차

1. 실험 제목
2. 실험목표
3. 실험 원리 및 이론적 배경
4. 실험 기구 및 장치
5. 실험 방법
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목 : 옴의 법칙
2. 실험목표
주어진 저항의 양단의 전위차의 변화에 따른 전류의 변화, 전압이 일정할 때 저항의 변화에 따른 전류의 변화, 전류가 일정할 때 저항의 변화에 따른 전압의 변화를 실험을 통해 알아본다.
3. 실험 원리 및 이론적 배경
-옴의 법칙
I = neAv 로 표시되므로 전류의 세기는 유동속도에 비례하고, 또 전기장에도 비례한다.
전기장의 세기는 도선 양단의 전위차에 비례하고 도선의 길이에 반비례하므로 전류의 세기는 도선 양단의 전위차에도 비례함을 알 수 있다. 옴은 이러한 사실을 실험적 결과로 얻었다. 금속 도체 양단의 전위차를 바꾸어가면서 전류의 세기를 조사하여 그래프로 그리면 비례한다. 종류, 굵기, 길이가 다른 금속 도체로 이러한 관계를 조사해 보면, 그래프의 기울기가 다른 것을 알 수 있다. 기울기가 작은 금속 도체일수록 같은 전위차에서 전류의 세기가 약해지고, 이것은 이 도체에서 전자의 이동, 즉 전류를 방해하는 성질이 크다고 생각할 수 있다. 이와 같이 도선 속에서 전류의 흐름을 방해하는 성질을 전기 저항이라 하고, R 로 표시한다. 또 같은 전위차에서는 R 의 값이 클수록 전류가 약해져야 하므로 표시할 수 있다. 이러한 관계를 옴의 법칙이라고 한다.
- 옴의 법칙의 한계
전기 회로에서는 옴의 법칙이 비교적 잘 적용되는 금속 도체를 사용한 경우이고, 액체, 즉 용액 속의 이온에 의한 전류와 진공 속에서 방전의 형태로 흐르는 전류의 경우에는 잘 적용되지 않는다. 금속 도체 속의 전자들은 임의의 방향으로 자유롭게 운동하고 있으며, 운동 속도는 대단히 빨라서 105km/s 정도가 된다. 이와 같이 빠르게 운동하는 전자가 금속 이온과 충돌한 후 다른 금속 이온과 또다시 충돌하는 사이의 평균 시간은 3 × 10-15 초 정도로 극히 짧다. 전자는 충돌할 때마다 새로운 방향으로 튕겨져 나가기 때문에 전자의 운동은 불규칙하다. 이 때 금속 도체 내에 전압을 가하면 충돌과 충돌 사이의 짧은 시간에 전기장은 전자를 도선과 나란한 방향으로 가속시키는 것이다. 따라서 전자 자체의 운동은 분주하면서 도선과 나란한 방향으로 10-2m/s 정도의 느린 평군속도(유동 속도)가 유지된다. 이 유동 속도는 전기장의 세기와 충돌해서 다음 충돌까지의 시간에 각각 비례(충돌 빈도에 반비례)한다. 이러한 모형에 의하면 저항은 금속 도체의 온도가 높아짐에 따라서 증가할 것이다. 따라서, 옴의 법칙은 그렇게 완전한 법칙이 아니고, 다만 도선 속에서 비교적 잘 적용되는 법칙인 것이다
어느 저항체의 양단에 걸리는 전압 V와 이에 따라 흐르는 전류 I 사이에는 아래와 같은 식이 성립한다. 즉, 전류 I는 가해준 전압 V에 비례한다.

참고 자료

[1] 건국대학교 물리학과광전자물리학과(2007), 일반물리학실험, 대한민국;북스힐93-96
[2]http://moolynaru.knu.ac.kr/second_middle/04electromagnetics/02voltage_current/ 11/11c.htm
[3] http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%84%EC%95%95%EA%B3%84
[4] http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A9%80%ED%8B%B0%EB%AF%B8%ED%84%B0
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