직렬 및 병렬 회로의 전압 실험실 가이드

개요

전압은 회로 내 두 지점 사이의 전위차입니다. 개별 전압과 전체 전압의 관계는 연결 방식에 따라 크게 다릅니다. 이 실험은 실시간 전압계를 사용하여 직렬 회로의 전압 분배 효과와 병렬 회로의 등전압 특성을 탐구하는 데 도움을 줍니다.

배경 지식

핵심 개념

공식 및 유도

실험 단계

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   직렬 회로 설정

   패널에서 '직렬 회로'를 선택합니다. 처음에 두 저항기는 모두 $10\Omega$입니다. $R_2$를 $20\Omega$ 또는 다른 값으로 조정할 수 있습니다. 스위치를 닫고 세 전압계 $U$, $U_1$, $U_2$의 눈금을 관찰하십시오. $U_1$과 $U_2$를 더하면 $U$가 됩니까?
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   저항 효과 탐구

   직렬 모드에서 $R_1$ 또는 $R_2$의 저항을 변경해 보십시오. 다음을 발견하게 될 것입니다: 저항이 더 큰 부분은 전압계 눈금이 ____? 이는 직렬 회로가 저항에 비례하여 전압을 분배한다는 것을 보여줍니다.
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   병렬 회로로 전환

   회로를 '병렬 회로'로 전환합니다. $R_1$과 $R_2$ 양단의 전압계 눈금을 관찰하십시오. 두 분기의 저항 값이 다르게 설정되어 있어도 전압은 일정하게 유지됩니까?
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   전체 전압 변경

   전원 전압 슬라이더를 조정하십시오. 병렬 회로의 각 분기 전압이 전체 전압에 따라 어떻게 변하는지 관찰하십시오. 생각해 보십시오: 분기 전압과 전원 전압 사이에는 어떤 관계가 있습니까?

학습 목표

• 직렬 회로에서 전체 전압과 부품 전압의 가산 관계 이해
• 병렬 분기 간의 전압이 동일하다는 물리적 특성 숙달
• 저항 비를 기반으로 직렬 전압 값 예측 가능
• 가상 전압계를 사용하여 회로 내 전위차를 측정하는 방법 학습

실제 적용

• 전압 분배 회로: 전자 장치는 종종 직렬로 연결된 두 저항기를 사용하여 더 낮은 기준 전압을 얻습니다
• 가정용 콘센트: 모든 가전제품은 220V(또는 110V) 전원에 병렬로 연결되어 각 제품이 정격 전압을 받도록 보장합니다
• 전압계 범위 확장: 더 높은 전압을 측정할 수 있도록 큰 저항이 계기 헤드와 직렬로 연결됩니다

일반적인 오해

추가 읽을거리

• 키르히호프의 전기회로 법칙 - 위키백과
• 직렬 및 병렬 회로 - 위키백과