이 실험 소개
테스터 클립 사이에 시료를 끼우고 회로를 닫은 다음, 측정된 저항과 램프의 반응을 비교합니다. 시료의 길이, 단면적, 온도 및 접촉 상태를 조절해 재료 자체의 특성과 회로의 나머지 요소를 구분합니다.
학습 목표
- 시료의 저항을 비저항, 길이 및 면적과 연관 지어 봅니다.
- 접촉 저항 때문에 전도성이 좋은 도체가 전류를 잘 통하지 않는 것처럼 보일 수 있는 이유를 설명하세요.
- 램프가 어두운 상태, 전류가 아주 조금 흐르는 상태, 전류가 정확히 0인 상태를 구분하세요.
사용 방법
- 1구리를 선택하고 테스터 회로를 닫은 다음 전류와 램프의 전력을 기록하세요.
- 2형태를 바꾸지 않고 구리를 흑연, 니크롬, 건조한 유리로 바꾸세요.
- 3한 시료의 길이 또는 단면적을 두 배로 늘리고 저항비를 비교하세요.
- 4접촉 불량을 활성화하고, 같은 전압에서 접촉 상태가 양호한 경우의 전류와 비교하세요.
모델
가정
- 배터리의 내부 저항은 0.5 Ω, 램프의 저항은 고정값인 20 Ω이며, 접점의 저항은 0.2 Ω 또는 50 Ω입니다.
- 재료의 비저항에는 참고용 예시 값과 실온에서의 선형 온도 계수를 사용합니다. 가열에 따른 온도 변화는 자동으로 반영되지 않습니다.
- 건조한 유리와 고무의 비저항은 매우 크지만 유한합니다. 1 µA의 검출 임계값은 표시를 위한 기준으로 정한 것이며, 도체와 절연체를 나누는 보편적인 경계가 아닙니다.
- 이 모델은 수분, 유전체 파괴, 반도체 접합, 백열 필라멘트의 비선형 저항을 고려하지 않습니다. 시료의 형태와 램프의 밝기는 개략적으로 표현됩니다.
수업에서 해 보기
- Q1램프가 어둡다는 사실만으로 시료와 접점 중 어느 쪽의 저항이 높은지 알 수 있나요?
- Q2면적을 두 배로 늘리는 것과 길이를 두 배로 늘리는 것은 왜 다른가요?
- Q3이 모델에서 절연성 시료의 전류는 정확히 0인가요?
자주 묻는 질문
유리에는 왜 아주 작은 전류가 흐르나요?
이 모델은 매우 큰 유한 비저항을 사용합니다. 그 전류는 선택한 표시 임계값보다 훨씬 낮으며, 이는 무한대의 저항을 가정하는 것과는 다릅니다.
전류가 흐르면 시료의 온도가 상승하나요?
아니요. 온도는 독립적으로 제어되는 시험 조건입니다. 이 모델은 열에너지나 온도 변화를 적분하지 않습니다.