일반물리학 실험 - 기전력 측정

1. 실험방법 및 목적, 이론

[목 적]

이미 알고 있는 전지를 이용하여 미지 전지의 전위를 측정용 저항선 상에서 검류계를 이용하여 정밀하게 측정한다. 저항선에 의한 저항의 연속적인 분배를 이해하고 측정 원리를 익힌다.

[원 리]

그림 1. 습동형 전위차계

그림 1과 같은 회로에서 AB는 굵기가 같은 습동선의 긴 저항선이고, 는 표준전지의 기전력이고, 은 측정하고자 하는 전지의 미지 기전력이다. V는 또는 보다 기전력이 큰 전원이다. F는 검류계 G를 위 아래로 연결할 수 있는 전환스위치이고, 검침봉은 측정용 저항선 상을 이리저리 움직이면서 검류계가 0이되는 위치를 찾는 단자이다. 전환스위치 F를 옮겨서, 검류계 G가 표준전지 와 연결되게하고, 측정용 저항선에 전원V을 연결하여 검침봉을 적당히 이동시키면서, 검류계가 0이 되는 위치 을 찾는다.
(실험에서 검류계대신 측정 범위가 적은 전압계를 사용하여도 같은 측정을 할 수 있다.)
이때 의 길이에 해당하는 저항을 라 하고, 검침봉에 흐르는 전류 는 기전력 V에 의해서 흐르는 전류이다. 따라서, G에 전류가 흐르지 않는다는 것을 사이의 전위차는 의 전위차와 같음을 의미한다. 따라서,
(1)
다음 전환 스위치F를 미지 전지Ex와 연결하고 검침봉을 이동하여 검류계 G가 0이 되는 지점 을 찾는다. 이때 길이에 해당하는 저항을 이라 하면 위 경우와 같이
(2)
가 된다. 위 식 (1)과 (2)에서

가 된다. 여기서 와 은 저항선의 길이 측정치이고, S는 그 단면적, 는 그 저항선의 비저항이다. 따라서, 미지 기전력Ex는
(3)
로 된다.
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