KR100623059B1

KR100623059B1 - 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100623059B1
Application number: KR1020040078621A
Authority: KR
Inventors: 김비오
Original assignee: 김비오
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-09-15
Also published as: KR20060029785A

Abstract

본 발명은 빛이 든 자석으로 전압을 확인하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 반도체의 신소재를 활용함으로써 회로를 분석할 때 전압을 확인하여 전압, 전류 및 저항의 관계를 쉽고 재미있게 알아볼 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 빛이 든 자석으로 전압을 확인하는 장치는 애노드(anode) 측이 전원의 양극(+)에 연결된 LED; 상기 LED와 병렬연결된 하나의 CdS; 일측은 전원의 음극(-)에 연결되고, 타측은 LED의 캐소드 측에 연결된 리드스위치; 및 상기 리드스위치와 병렬연결된 다른 하나의 CdS;를 포함한다.

따라서, 본 발명의 빛이 든 자석으로 전압을 확인하는 장치 및 방법은 전자기 분야에 처음 접하는 학생들이 적은 비용으로 반도체의 신소재를 활용하여 장치를 제작함으로써 회로를 분석할 때 전압을 확인하여 전압, 전류 및 저항의 관계를 쉽고 재미있게 알아볼 수 있도록 하기 때문에 학습효과 향상에 큰 도움을 줄 수 있다.

CdS, LED, 리드스위치, 전압

Description

조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치 및 방법{ Device and method for identifing the law of voltage division using illuminance and a magnet}

도 1은 종래의 전압분배를 확인하기 위한 전기회로의 일예를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 전압분배법칙을 확인하는 장치를 나타낸 것이다.

본 발명은 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 반도체의 신소재를 활용함으로써 회로를 분석할 때 전압분배를 확인하여 전압, 전류 및 저항의 관계를 쉽고 재미있게 알아볼 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

이하, 종래기술의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 전압분배를 확인하기 위한 전기회로의 일예를 나타낸 것이다. 회로에서는 전지에서 저항 R₁, R₂, R₃ 및 R₄에 전압을 공급하고 있고, R₁과 R₂ 및 R₃와 R₄가 각각 서로 병렬로 연결되어 있으며, 병렬로 연결된 두 부품 묶음이 서로 직렬로 연결되어 있음을 알 수 있다. 여기서, R₁과 R₂ 및 R₃와 R₄에 각각 걸리는 전압은 그 저항값에 비례하고, 각 저항값에 흐르는 전류는 저항값에 반비례한다는 전자기 이론을 바탕으로 하여 그 값을 구할 수 있다.

따라서, 학생들이 상기와 같은 회로에서 전자기 이론을 학습하기 위하여 옴의 법칙(V=IR)을 이용하여 계산함으로써 각 저항에 흐르는 전류와 전압, 회로전체에 흐르는 전류 등을 구할 수 있다.

그러나 종래의 전압확인 장치 및 방법은 전자기 분야에 처음 접하는 학생들이 어려운 계산을 적용해야 하기 때문에 이해하기 어려우며, 경제적인 비용으로 반도체의 신소재를 활용하여 장치를 제작할 수 없기 때문에 회로를 분석할 때 전압을 확인하여 전압, 전류 및 저항의 관계를 쉽고 재미있게 알아볼 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 반도체의 신소재를 활용함으로써 회로를 분석할 때 전압분배를 확인하여 전압, 전류 및 저항의 관계를 쉽고 재미있게 알아볼 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치를 나타낸 것이다. 본 발명의 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치는 애노드(anode) 측이 전원의 양극(+)에 연결된 LED(200); 상기 LED(200)와 병렬연결된 하나의 CdS(100); 일측은 전원의 음극(-)에 연결되고, 타측은 LED(200)의 캐소드 측에 연결된 리드스위치(400); 및 상기 리드스위치(400)와 병렬연결된 다른 하나의 CdS(300);를 포함한다.

본 발명에 의한 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치는 CdS(100, 200) 80원×2개, 리드스위치(400) 200원, LED(200) 30원, 연결도선 60원, 3V 직류전원 건전지 200원, 3V 건전지 홀더 100원 및 필름통 50원이 소요되어 모든 재료비의 합이 800원으로 전기회로에서 전압 배분율을 매력적으로 이해시킬 수 있어 지금까지 알려진 바로는 가장 경제적인 비용으로 전자기 기본이론을 학습할 수 있도록 한 장치라는 점이 큰 특징이다.

그러면, 본 발명에 의한 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치 및 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하나의 CdS(100)와 LED(200) 및 다른 하나의 CdS(300)와 리드스위치(400)를 각각 병렬연결한다.

다음으로, 병렬연결된 두 개의 부품 묶음을 5cm 정도의 도선으로 직렬연결하되, LED(200)의 애노드(anode)를 전원의 양극(+)에 연결한다.

다음으로, CdS(300)와 리드스위치(400)를 병렬연결한 부품 묶음의 일측 끝은 CdS(100)와 LED(200)를 병렬연결한 부품 묶음의 LED(200)의 캐소드(cathode) 측에 직렬연결하고, 타측 끝은 전원의 음극(-)에 연결한다.

다음으로, Nd(네오디뮴) 자석을 리드스위치(400)에 가까이하면서 LED(200)의 밝기를 관찰한다.

다음으로, LED(200)와 연결된 CdS(100) 주변의 조도와 리드스위치(400)와 연결된 CdS(300) 주변의 조도를 조절하면서 LED(200)의 밝기를 관찰한다.

끝으로, Nd 자석을 리드스위치(400)에 가까이하면서 관찰한 LED(200)의 밝기와 CdS(100, 300) 주변의 조도를 조절하면서 관찰한 LED(200)의 밝기를 서로 비교한다.

상기와 같은 방법으로 LED(200)의 밝기를 측정하면 Nd(네오디뮴) 자석을 리드스위치(400)에 가까이하면서 관찰한 LED(200)의 밝기가 CdS(100, 300) 주변의 조도를 조절한 경우보다 아주 밝다. 왜냐하면, LED(200)(약 1.8V이면 켜진다.)에 거의 3V 가까운 전압이 걸리기 때문이다. 그 까닭의 기초는 '저항을 직렬연결하면 각 저항에 걸리는 전압은 저항에 비례하며, 병렬연결하면 각 저항에 걸리는 전압은 같다'이다. 두 CdS(100, 300) 주변이 같은 밝기로 밝거나 어둡다면 두 저항이 같다고 볼 수 있다. Nd을 리드스위치(400)에 가까이 하면 리드스위치(400)의 저항이 거의 0이지만, 그에 비해서 두 CdS(100, 300)의 저항은 아주 크다. CdS(100)와 LED(200)의 병렬연결 저항은 CdS(300)와 리드스위치(400)의 병렬연결 저항보다 크고, 큰 전압이 걸리게 된 LED(200)는 아주 밝게 빛난다. 즉 리드스위치(400)에는 거의 0에 가까운 전압이 걸리고, LED(200)에는 거의 3V에 가까운 전압이 걸리므로 아주 밝다.

LED(200)와 연결된 CdS(100) 주변을 어둡게 하면 LED(200)는 밝게 빛난다. 그 까닭의 기초는 '저항을 직렬연결하면 각 저항에 걸리는 전압은 저항에 비례하며, 병렬연결하면 각 저항에 걸리는 전압은 같다.'이다. 두 CdS(100, 300) 주변이 같은 밝기로 밝거나 어둡다면 두 저항이 같다고 볼 수 있다. 그런데, LED(200)와 연결된 CdS (100) 주변은 어둡고 리드스위치(400)와 연결된 CdS(300) 주변은 밝다면, LED(200)와 연결된 CdS(100)는 저항이 크고 리드스위치(400)와 연결된 CdS(300)는 저항이 작다. 그러므로 CdS(100)와 LED(200)의 병렬연결 저항은 CdS(300)와 리드스위치(400)의 병렬연결 저항보다 크고, 큰 전압이 걸리게 된 LED(200)는 아주 밝게 빛난다.

리드스위치(400)와 연결된 CdS(300) 주변을 레이저나 강한 빛으로 밝게 하면 LED(200)는 밝게 빛난다. 그 까닭의 기초는 '저항을 직렬연결하면 각 저항에 걸리는 전압은 저항에 비례하며, 병렬연결하면 각 저항에 걸리는 전압은 같다'이다. 두 CdS(100, 300) 주변이 같은 밝기로 밝거나 어둡다면 두 저항이 같다고 볼 수 있다. 그런데, LED(200)와 연결된 CdS(100) 주변은 어둡고 리드스위치(400)와 연결된 CdS(300) 주변은 밝다면, LED(200)와 연결된 CdS(100)는 저항이 크고 리드스위치(400)와 연결된 CdS(300)는 저항이 작다. 그러므로, CdS(100)와 LED(200)의 병렬연결 저항은 CdS(300)와 리드스위치(400)의 병렬연결 저항보다 크고, 큰 전압이 걸리게 된 LED(200)는 아주 밝게 빛난다.

이상에서 설명한 내용을 통해 본 업에 종사하는 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의하여 정해져야 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치 및 방법은 전자기 분야에 처음 접하는 학생들이 경제적인 비용으로 반도체의 신소재를 활용하여 장치를 제작함으로써 회로를 분석할 때 전압분배를 확인하여 전압, 전류 및 저항의 관계를 쉽고 재미있게 알아볼 수 있도록 하기 때문에 학습효과 향상에 큰 도움을 줄 수 있다.

Claims

애노드(anode) 측이 전원의 양극(+)에 연결된 LED;

상기 LED와 병렬연결된 하나의 CdS;

일측은 전원의 음극(-)에 연결되고, 타측은 LED의 캐소드 측에 연결된 리드스위치; 및

상기 리드스위치와 병렬연결된 다른 하나의 CdS;

를 포함하고,

상기 CdS 주변의 조도가 서로 다르게 변화됨으로써 또는 상기 리드스위치에 자석이 접근됨으로써 상기 LED의 밝기가 변하는 것을 특징으로 하는 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 장치.
하나의 CdS와 LED 및 다른 하나의 CdS와 리드스위치를 각각 병렬연결하는 제1단계;

병렬연결된 두 개의 부품 묶음을 도선으로 직렬연결하되, LED의 애노드(anode)를 전원의 양극(+)에 연결하는 제2단계;

CdS와 리드스위치를 병렬연결한 부품 묶음의 일측 끝은 CdS와 LED를 병렬연결한 부품 묶음의 LED의 캐소드(cathode) 측에 직렬연결하고, 타측 끝은 전원의 음극(-)에 연결하는 제3단계;

자석을 리드스위치에 가까이하면서 LED의 밝기를 관찰하는 제4단계;

CdS 주변의 조도를 조절하면서 LED의 밝기를 관찰하는 제5단계; 및

상기 제4단계와 제5단계의 LED의 밝기를 서로 비교하는 제6단계;

를 포함하는 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 5단계에서 상기 CdS 주변의 조도는 소정의 광원의 광을 상기 CdS에 직접 비추거나 상기 CdS 주변을 소정의 차폐물로 어둡게 함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 5 단계의 CdS는 LED와 연결된 CdS 또는 리드스위치와 연결된 CdS인 것을 특징으로 하는 조도 및 자석을 이용한 전압분배법칙을 확인하는 방법.