『옴의 법칙 實驗 裝置』

Ernst Schule Internationale

學 年 : 9學年

이 름 : 김현태

2016. 6. 1.

『옴의 법칙 實驗裝置』

지 도 교 사 : 유 경 선

이 Essay를 과제물로 제출함

2016年 6月 1日

Ernst Schule Internationale

學年: 9學年
 
目    次
Ⅰ 緖論 ................................................................................................................ 1

Ⅱ Ohm’s law ................................................................................................... 2
    1. 電氣 .................................................................................................................................... 2
    2. 電壓, 電流, 抵抗 ................................................................................................................ 2
    3. Ohms’s Law ..................................................................................................................... 3

Ⅲ Ohm’s law 實驗裝置 .................................................................................. 5
    1. 實驗裝置 ............................................................................................................................ 5
    2. 實驗方法과 目的 ............................................................................................................... 6
Ⅰ緖論

주로 인터넷을 이용하여 電氣에 관련된 지식을 얻을 수 있었다.
本論의 첫 번째 장에서는 Ohm’s law에 대한 이해를 궁극적인 목적으로 하여 電氣에 관한 기초적인 지식을 서술하였다. 電氣가 무엇인지에 대한 가벼운 발걸음을 내딛고, Ohm’s law의 주인공으로, 관계를 갖는 電壓, 電流, 抵抗을 서술하였고, 최종적으로 Ohm’law를 이해할 수 있다.
本論의 두 번째 장에서는 옴의 법칙 실험장치에 대해 설명하였다. 실험장치에는 어느 것들이 있는지 서술하였다. 그리고는 실험하는 방법을 다루었고, 그 실험으로 무엇을 알 수 있는지도 같이 서술하였다. 
Ⅱ Ohm’s law

1. 電氣 (electricity)
電氣는 電子나 陽性子의 電荷로부터의 기운을 말한다. 電子는 음전하(-), 양성자는 양전하(+)를 띈다. 최초로 전기 현상을 유심히 관찰한 사람은 고대 그리스의 자연철학자 Thales이다. 그는 BC 600년경에 호박을 털로 문지르다가 발생한 靜電氣 현상을 관찰하였는데, 이 사건으로부터 호박을 뜻하는 electron이 electricity의 어원이 되었다.
그 이후로는 16세기에 들어서 William Gilbert (1544~1603)가 자성과 전기에 관한 연구를 진행하였고,《자석에 관하여》라는 저서를 출판하면서 본격적인 전기 연구에 과학자들이 주의를 기울이기 시작하였다.
가장 먼저, 가장 흔히 알아차릴 수 있는 현상인 정전기 현상에 관한 연구가 진행되면서, 라이덴병, 쿨롱의 법칙 등 다양한 성과가 나타났다.
Leyden Jar: 네덜란드의 Leyden지역에서 발명된 기구로, 전기를 저장하기 위한 기구이다. 유리병에 금속 막대가 위에 꽂혀있고, 체인이 연결되어 병 안의 금속으로 연결된다. 이는 금속 막대로 무언가를 마찰시키던가 하여 전하를 유리병 속으로 저장하는 역할을 한다. 바깥쪽에 호일(금속)이 하나 더 있는데, 이것은 정전유도를 일으켜서 전하를 유리병으로 묶어놓기 위한 것이다.
 사진출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Leyden_jar

Coulomb’s law: 쿨롱이 밝혀낸 법칙으로 두 정전기 사이에 작용하는 引力 또는 斥力의 관계를 설명한 법칙이다. 는 Coulomb’s constant이다 (). 는 두 정전기의 전하량을 나타내고,  r은 두 전하량 사이의 거리를 나타낸다.

그리고는 Michael Faraday, James Clerk Maxwell 등의 위대한 과학자들의 덕분에 자기와 전기의 근본적인 성질을 통합시킨 현재의 電磁氣學이 탄생하게 되었다.
수 많은 업적 중 이번에 알아볼 것인 옴의 法則은 1826년에 탄생한 電荷의 흐름, 電流에 관한 것이다.
2. 電壓(Voltage), 電流(Electric Current), 抵抗(Resistance)
電流는 電荷의 흐름을 말한다. 흔히 아는 電氣回路 속 電子의 이동을 그 예로 들 수 있다. 電流에는 直流(Direct Current)와 交流(Alternating Current)가 있다. 각각  DC와 AC로 줄여서 말하기도 한다. 국제 단위로는 A(ampere) Andre Marie Ampere, 앙드레 마리 앙페르로부터 유래된 전류의 단위이다. 1쿨롱의 전하가 1초동안 흐를 때의 전류의 세기를 1A로 한다.
가 사용된다.
DC: 직류는 한 방향으로 흐르는 電流이다. 건전지를 연결해 回路를 만들면 電流는 +극에서 –극 한 방향으로 흐르게 된다.

AC: 直流에 반하여 交流는 電流의 方向이 주기적으로 변하는 電流이다. 가정에서 사용하는 콘센트를 보면 정해진 극이 없는 것을 알 수 있는데 이는 交流이어서 방향이 바뀌는 것 때문에 없다는 것을 알 수 있다.

電壓(Voltage): 電流가 발생하는 원인은 양극의 電位差 때문이다. 電位란 전기적 위치에너지 Potential Energy는 잠재적인 에너지라는 뜻을 가지고 있다. 물체가 높이가 있어야 떨어질 수 있기 때문에, 물체가 높이를 가질 경우 떨어질 수 있는 잠재적인 에너지라는 뜻이다. 우리는 위치에너지라고 번역하여 사용한다.
를 말한다. 重力에서 위치에너지가 있어서 물체가 떨어질 수 있듯이 전기도 전기적인 위치에너지가 차이가 있어야 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐를 수 있는 것이다. 즉, 電位의 차이가 電流의 세기를 결정하기 때문에 電位差를 電壓이라고도 말한다. 단위는 볼트(V) Voltaic Pile을 발명한 Alessandro Volta의 이름에서 따온 전압의 단위이다. 1암페어의 전류가 흘렀을 때 1와트의 전력을 내게하는 전압으로 정의된다.
를 사용한다.

抵抗(Resistance): 抵抗은 電流의 흐름을 방해하는 것을 말한다. 물질에 따라 저마다 가진 저항이 달라 Conductor, Semiconductor, Insulator로 구분된다. 이는 자유전자의 여부에 따라 결정된다. 저항의 단위로는 옴() Georg Simon Ohm의 이름에서 유래하였다. 1볼트의 전위차가 발생했을 때 1 암페어의 전류가 흘렀을 경우의 저항으로 정의된다.
을 사용한다.
3. Ohm’s Law
 Georg Simon Ohm은 1789년 독일에서 태어난 수학자이자 물리학자이다. 그의 아버지는 정식으로 잘 교육 받지는 못했지만 과학과 수학에 있어 능하였다. 그래서 옴의 형제나 옴에게 올바른 교육을 시킬 수 있었다. 옴은 후에 대학에서 수학과 물리를 가르치다가 電氣實驗에 몰두하게 되었다. 그는 전압과 전류에는 밀접한 관계가 있을 것이라고 생각하여 그 관계를 밝혀내고자 하였다.
1826년 탄생한 옴의 法則은 그 연구의 성공적인 성과물이었다. 그가 발견한 것은  이라는 電流는 電壓과 비례하며, 抵抗에 반비례한다는 法則이었다. 電流가 중심이기 때문에 대부분 사람들이 아는 은 위 식을 약간 변형한 것 이라는 것을 알 수 있다.
電位差가 곧 전류의 세기의 가능성이고, 抵抗은 電流를 방해하는 것이기 때문에 비례함과 반비례함을 이해할 수 있다. 옴의 法則이 존재함으로써 무엇보다 抵抗의 값을 구해내는 것에 큰 어려움을 없앨 수 있었다.
Ⅲ Ohm’s law 實驗裝置

1. 實驗裝置
왼쪽에 있는 사진은 옴의 法則 實驗裝置이다. 장치의 3분의 1 지점의 선을 기준으로 위쪽은 電氣回路에 필요한 電池, 스위치, 電線, 抵抗을 가진 전도체만을 가지고 실험가능하다. 이 경우에, 電壓計와 電流計가 측정값을 장치위에 나타낸다. 선의 아래 부분은 다른 좀 더 큰 수치까지 측정할 수 있는 電流計와 電壓計를 사용하고 싶을 때 사용 할 수 있다. 좌측 하단과 우측 하단에 쓰여 있듯이 電流計와 電壓計를 연결하여 回路를 구성하면 옴의 法則을 실험해 볼 수 있을 것이다.

2. 實驗方法과 目的
위에서 언급했듯이 電線, 電池, 抵抗을 가진 전도체 그리고 경우에 따라 스위치가 있어야 한다. 回路를 구성하여 電流가 흐르게 되면 電壓計와 電流計에 수치가 측정되고, 그러면  또는  이라는 수식을 이용하여 그 실험에 사용된 전도체의 抵抗 값을 구해 낼 수 있다.
이는 Georg Simon Ohm의 노력의 성과물을 실험하여 증명해 볼 수 있는 흥미로운 실험이다. 각각의 물질의 抵抗 값을 쉽게 알아낼 수 있어 신기하고, 즐거운 실험이 될 것이다.