휘트스톤 브릿지를 이용한 저항측정

휘트스톤 브릿지를 이용한 저항측정은 물질의 특성의 하나인 전기저항에 대해 알아보고 Wheatstone Bridge의 원리와 구조를 이해하고 이를 이용해 미지 저항의 값을 측정합니다.

 

휘트스톤 브릿지의 이론

C와 D사이의 전위차가 없다면 전류가 흐르지 않으므로 검류계 G를 통해 흐르는 전류는 0이 되는 경우.

휘트스톤 브릿지의 이론

 

Slide-Wire형 Wheatstone Bridge R2, R3가 형 저항체인 경우. (ρ=비저항, L=길이, A=단면적)

R2, R3가 형 저항체인 경우

 

실험방법

1. 기준 저항을 multimeter로 10회 측정 우 평균을 냅니다.

2. Slide-Wire형 Wheatstone Bridge를 설치합니다. Side-Wire가 팽팽하게 당겨져 있는지 확인이 필요합니다.

3. 회로에 전원을 공급하기 전에 잘못 연결되지 않았는지 확인합니다.

4. 전원 공급장치의 전원을 3 Volt로 맞추어 전원을 공급합니다.

5. 검침 봉을 검침 봉을 Slide-Wire위에서 움직이면서 검류계의 바늘이 0이 되는 곳을 찾으며 이때 검침 봉을 기준으로 L₁과 L₂를 측정하여 기록합니다.

6. 기준 저항을 한 곳에 두고 미지 저항을 교체하면서 L₁과 L₂를 측정하여 기록합니다.

7. 6번 실험의 데이터를 바탕으로 미지 저항을 계산합니다.

8. 7번의 결과를 바탕으로 기준 저항과 미지 저항을 고정시킵니다.

9. 전원 공급장치의 전압을 변화시키면서 L₁과 L₂를 측정하여 기록합니다.

 

실험 결과 및 오차

기준 저항 측정 평균

	Ra	Rb	Rc	Rd
10회 총 저항	1006.9Ω	9960Ω	99.7kΩ	998.6kΩ
평균 저항	100.7Ω	996Ω	9.97kΩ	99.86kΩ

 

기준 저항(9.97kΩ)을 고정 후 각각의 미지 저항에 대한 실험

	L1(cm)	L2(cm)	R4(미지저항)	미지저항(측정치)	상대오차(%)
1	25.5	74.5	29.13kΩ	26.94kΩ	8.12%
2	30	70	23.26kΩ	21.89kΩ	6.27%
3	42.6	57.4	13.43kΩ	12.56kΩ	6.96%
4	79.6	20.4	2.56kΩ	2.66kΩ	3.94%
5	94.4	5.6	0.59kΩ	0.731kΩ	19.09%

 

기준 저항은 Ra(100.7Ω), 미지 저항은 269.6Ω

전압(V)	L1(cm)	L2(cm)	R4(미지저항)	미지저항(측정치)	상대오차(%)
1	26	74	286.6	269.6	6.31%
3	26	74	286.6	269.6	6.31%
5	26.1	73.9	285.1	269.6	5.76%
7	26.1	73.9	285.1	269.6	5.76%
9	26.1	73.9	285.1	269.6	5.76%