저항 전력 소모 측정: 줄의 법칙 활용 실습 실험

부품 및 재료

• 계산기 (또는 연필과 종이)
• 6V 배터리
• 1/4와트 저항 2개: 10Ω, 330Ω (±5% 공차)
• 소형 온도계 (의료용 또는 적외선)

정확한 저항값 중요치 않음, ±5% 내 유지(10Ω ±0.5Ω, 330Ω ±16.5Ω). 색 코드: 갈색-검정-검정-금(10Ω), 주황-주황-갈색-금(330Ω).

6V 배터리만 사용. 온도계는 급속 가열 감지 위해 소형이어야 함.

참조

전기 회로 수업, 1권, 2장: 옴의 법칙

학습 목표

• 전압계, 전류계, 저항계 사용
• 줄의 법칙으로 전력 계산 적용
• 부품 전력 정격 이해
• 회로 내 전기적 공통점 인식

회로도

일러스트레이션

지시사항

1. 각 저항 저항값을 옴미터로 측정, 정확한 값 기록.

2. 330Ω 저항을 점퍼 와이어로 6V 배터리에 연결, 와이어를 저항 단자에 먼저 연결해 활성 부품 접촉 방지.

3. 회로 전원 인가 상태에서 전압계로 배터리 전압이 저항 양단에 걸리는지 확인. 저항과 배터리가 같은 두 노드 공유하므로 저항 양단 전압 = 배터리 전압.

4. 회로 경로에 전류계 삽입해 전류 측정. 와이어에 절단점 만들고 전류계 양단 연결 후 회로 재연결.

5. 전압, 전류, 저항 기록. 다음 줄의 법칙 형태로 전력 계산:

6.0V 소스와 330Ω 저항이면 예상 전력 0.109W(109mW), 저항 0.25W 정격 잘 아래. 저항은 눈에 띄게 따뜻해지지만 과열 안 됨.

6. 온도계로 저항 중앙 터치해 온도 상승 관찰.

안전 수칙

저항 교체 시 회로 분리 후 새 저항 장착. 330Ω을 10Ω으로 교체 후 재연결. 10Ω 저항은 ~3.6W 소모 – 0.25W 정격 14배 초과 – 급속 가열. 인화물질에서 멀리 두세요.

저항이 연기 내기 시작하면 즉시 회로 차단, 식힌 후 재측정. 손상된 저항은 종종 더 높은 저항 보여 전류와 전력 줄여 자기보호 효과 주기도 함.

관련 워크시트

• 에너지, 일, 전력 워크시트