전류 분배기 실습 가이드: 6V 배터리로 구축, 측정, 시뮬레이션

부품 및 재료

• 계산기 또는 연필·종이
• 6볼트 배터리 (충전식 또는 신품)
• 1kΩ~100kΩ 범위 저항

참조

전기 회로 수업, 1권, 6장: "분압 회로와 키르히호프 법칙."

학습 목표

• 전압계, 전류계, 저항계 정확 사용
• 옴의 법칙(I=E/R)과 키르히호프 전류 법칙(KCL) 적용
• 전류 분배 네트워크 설계

회로도

일러스트레이션

참고: 우측 러그 상단 나사로 시연용 세 와이어 결합, 전문 조립 모범 사례 아님.

지시사항

브레드보드, 터미널 스트립, 프리폼 세 구성법 실험해 각 장단점 이해.

1. 구색에서 저항 3개 선택. 옴미터로 각 측정, 값 기록.
2. 저항들 6V 배터리 양단 병렬 연결.
3. 저항 연결 후 전압계로 배터리 전압 측정. 기록, 무부하 전압과 약간 다를 수 있음.
4. 각 저항 양단 전압 측정. 병렬 회로에서 모든 컴포넌트 양단 전압 동일.
5. 옴의 법칙으로 각 저항 통과 전류 계산: I=V/R. 디지털 전류계로 측정해 검증.
   • 빨간 프로브를 모든 저항 양극 접합점에 놓기.
   • 한 저항 와이어 들어올려 검은 프로브 연결해 그 전류 읽기.
6. 전류계 검은 프로브를 배터리 양극 리드에 연결, 빨간 프로브 같은 접합점 유지해 총 회로 전류 측정. 읽기 양수여야 함.
7. 세 분기 전류와 총 전류 대수적 합. 키르히호프 전류 법칙 따라 합 0.
8. 배터리 분리, 옴미터로 병렬 네트워크 양단 저항 측정. 읽기 어떤 개별 저항값보다 낮고, 어느 저항 단자 쓰든 동일.
9. 측정 배터리 전압을 총 저항으로 나눠 총 전류 계산, 측정 총 전류와 근접 일치해야 함.
10. 각 분기 전류가 총 전류 분율, 총 저항 대 개별 저항 비율에 비례함 주목.

컴퓨터 시뮬레이션

SPICE 노드 번호 포함 회로도:

SPICE에서 전류계는 영전압 소스로 표현. 다음 넷리스트 텍스트 파일로 저장해 아무 SPICE 호환 시뮬레이터로 실행:

Current divider v1 1 0 r1 3 0 2k r2 4 0 3k r3 5 0 5k vitotal 2 1 dc 0 vir1 2 3 dc 0 vir2 2 4 dc 0 vir3 2 5 dc 0 .dc v1 6 6 1 .print dc i(vitotal) i(vir1) i(vir2) i(vir3) .end

시뮬레이션 출력 4개 전류: 총(음수), 세 분기(양수). 대수적 합 0, 키르히호프 전류 법칙 확인.

관련 워크시트

• 전류 분배기 회로 워크시트