KR200244002Y1 - 전기회로 실험장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기회로 실험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 콘덴서를 직렬연결하고 입력되는 상용전원을 직/병렬 구성부에서 모형건전지에 의해 직/병렬 구성하고 이의 결과를 소정의 전구에 의해 용이하게 인식할 수 있도록 하는 전기회로 실험장치에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 초·중등학교 과학교과 전기분야 실험내용(건전지 직렬/병렬연결 실험, 콘덴서의 직렬/병렬연결 실험, 저항의 직렬/병렬연결 실험, 저항체 온도가 거의 일정할때 옴의 법칙 실험, 저항체 온도가 증가할때 옴의 법칙이 성립하지않는 실험, 저항 직렬연결과 병렬연결에서 전력소비 비교 실험, 전류 유동성 실험 등)을 시중의 건전지를 사용하지 않고 실험할 수 있는 것으로써 건전지 구입비가 없는것은 물론이고 휴대 또는 비치하여 교실수업 현장에서 목적 하는것을 일목 요연 하게 얻는데 시간의 낭비를 대폭 줄이면서 탐구학습 능력을 기를 수 있는 전기회로 실험장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 초ㆍ중등학교의 전기분야의 실험장치에 있어서, 다수의 스위치와 전구로 직렬구성된 직렬회로 표시부(300)와, 다수의 스위치와 전구로 병렬구성된 병렬회로 표시부(400)와, 상기 직렬회로 표시부(300)와 병렬회로 표시부(400)를 선택할 수 있는 직/병렬 절환스위치(90)와, 상기 직렬회로와 병렬회로를 구성할 수 있고 외부의 상용전원(94)을 소정의 직류전원으로 변환하는 전원변환부를 포함하는 직/병렬 구성부(500)와, 상기 직/병렬 구성부(500)를 직/병렬 연결하는 모형건전지(200)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게 상기 직/병렬 구성부는, 상기 모형건전지(200)로 스위치를 누르지 않는 경우(제거)에는 ②③과 ⑤⑥단자가 연결되며, 스위치를 누르는 경우(삽입)에는 ①②와 ④⑤단자가 연결되는 누름스위치가 직렬형태와 가로형태를 선택할 수 있도록 십자형으로 상기 모형건전지(200)를 삽입하여 스위칭할 수 있는 다수개의 건전지 취부함으로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 직/병렬 구성부(500)와 상기 각 표시부 사이에는 다수의 콘덴서가 직렬로 연결되어, 상기 건전지 취부함의 단자와 각각 접속되어 직렬 및 병렬 구성에 따른 전압분배가 이루어지도록 결선되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기회로 실험장치{Experiment apparatus for electric circuit}

본 고안은 전기회로 실험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 콘덴서를 직렬연결하고 입력되는 상용전원을 직/병렬 구성부에서 모형건전지에 의해 직/병렬 구성하고 이의 결과를 소정의 전구에 의해 용이하게 인식할 수 있도록 하는 전기회로 실험장치에 관한 것이다.

일반적으로 직류전원의 직렬연결과 병렬연결 실험은 일반건전지를 직렬연결하여 그 결과를 전구를 사용하여 확인하고 또한 병렬연결도 다시 일반건전지를 병렬로 구성하여 그 결과를 전구를 사용하여 확인한다.

그리고 상용전원인 220V 교류전원을 콘덴서로 전압을 분배하여 직렬·병렬연결에서 얻어지는 실험도, 상기와 같이 건전지를 사용하여 실험하여야 한다.

즉, 종래의 실험장치에서는 콘덴서를 직렬연결과 병렬연결 실험기구는 없었으며, 또한 일반건전지와 전구를 연결하여 결선할 경우에는 악어찝게 등으로 꼬마전구를 연결하고 도선을 줄줄이 이어 직렬·병렬연결하여 건전지에 연결하는 등의 번거로운 실험 준비과정과 실험후 처리과정에서 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

특히 상기 실험결과를 전구 밝기로 구별하게 되는데 진행상황이 구별하기 어려웠고, 또한 상기 사용된 폐건전지의 처리에서 환경오염을 일으키는 원인을 제공하는 문제점 등이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 초·중등학교 과학교과 전기분야 실험내용(건전지 직렬/병렬연결 실험, 콘덴서의 직렬/병렬연결 실험, 저항의 직렬/병렬연결 실험, 저항체 온도가 거의 일정할때 옴의 법칙 실험, 저항체 온도가 증가할때 옴의 법칙이 성립하지않는 실험, 저항 직렬연결과 병렬연결에서 전력소비 비교 실험, 전류 유동성 실험 등)을 시중의 건전지를 사용하지 않고 실험할 수 있는 것으로써 건전지 구입비가 없는것은 물론이고 휴대 또는 비치하여 교실수업 현장에서 목적 하는것을 일목 요연 하게 얻는데 시간의 낭비를 대폭 줄이면서 탐구학습 능력을 기를 수 있는 전기회로 실험장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 초ㆍ중등학교의 전기분야의 실험장치에 있어서, 다수의 스위치와 전구로 직렬구성된 직렬회로 표시부(300)와, 다수의 스위치와 전구로 병렬구성된 병렬회로 표시부(400)와, 상기 직렬회로 표시부(300)와 병렬회로 표시부(400)를 선택할 수 있는 직/병렬 절환스위치(90)와, 상기 직렬회로와 병렬회로를 구성할 수 있고 외부의 상용전원(94)을 소정의 직류전원으로 변환하는 전원변환부를 포함하는 직/병렬 구성부(500)와, 상기 직/병렬 구성부(500)를 직/병렬 연결하는 모형건전지(200)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게 상기 직/병렬 구성부는, 상기 모형건전지(200)로 스위치를 누르지 않는 경우(제거)에는 ②③과 ⑤⑥단자가 연결되며, 스위치를 누르는 경우(삽입)에는 ①②와 ④⑤단자가 연결되는 누름스위치를 직렬형태 또는 가로형태로 선택할 수 있도록 십자형으로 상기 모형건전지(200)를 삽입하여 스위칭할 수 있는 다수개의 건전지 취부함으로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 직/병렬 구성부(500)와 상기 각 표시부 사이에는 다수의 콘덴서가 직렬로 연결되어, 상기 건전지 취부함의 단자와 각각 접속되어 직렬 및 병렬 구성에 따른 전압분배가 이루어지도록 결선되는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 고안에 따른 전기회로 실험장치의 전면도,

도2는 본 고안에 따른 전기회로 실험장치의 회로도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110,120,130,140: 건전지 취부함 200: 모형건전지

300: 직렬회로 표시부 400: 병렬회로 표시부

500: 직/병렬 구성부

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 전기회로 실험장치에 대해 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 전기회로 실험장치의 전면도이고, 도2는 본 고안에 따른 전기회로 실험장치의 회로도이다.

상기 도1 및 도2를 참조하면, 다수의 스위치와 전구로 직렬구성된 직렬회로 표시부(300)와, 다수의 스위치와 전구로 병렬구성된 병렬회로 표시부(400)와, 상기 직렬회로 표시부(300)와 병렬회로 표시부(400)를 선택할 수 있는 직/병렬 절환스위치(90)와, 상기 직렬회로와 병렬회로를 구성할 수 있고 외부의 상용전원(94)을 소정의 직류전원으로 변환하는 전원변환부를 포함하는 직/병렬 구성부(500)와, 상기 직/병렬 구성부(500)에 직/병렬 구성하는 모형건전지(200)로 구성된다.

또한 상기 직/병렬 구성부(500)의 내부에는 다수의 콘덴서가 직렬로 연결되어 구성하여 상기 모형건전지(200)를 어떠한 형태의 결선에도 콘덴서의 직렬/병렬연결에 대한 결과를 볼 수 있도록 구성되어 있고, 외부에는 상기 다수의 모형건전지(200)를 직렬형태와 병렬형태로 취부할 수 있도록 십자형의 취부구조로 이루어진 건전지 취부함(110,120,130,140)이 다수개 형성되어 있어, 사용자가 직렬형태로 모형건전지(200)를 구성할 경우, 즉, 건전지 취부함110을 기점으로 가로로 순차적으로 배열하는 경우(111-121-131-141) 건전지 취부함 바닥의 누름스위치 50, 60, 70, 80이 눌려져 상기 직/병렬 절환스위치(90)의 조작에 의해 직렬로 부하가 배치된 전압값 및 전류값을 육안으로 확인할 수 있다.

또한 사용자가 병렬형태로 모형건전지(200)를 구성할 경우, 즉 세로로 순차적으로 배열하는 경우(112,122,132,142)에는 건전지 취부함 바닥의 각 누름스위치10, 20, 30, 40이 눌려지는 어떠한 경우라도 일정한 전압값과 전류값을표시하여 주게 된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 동작ㆍ효과를 도2에 도시된 회로도를 참조하여 설명하면, 먼저 직렬회로 표시부(300)는 저항(R1), 스위치(S1), 저항(R2), 스위치(S2), 저항(R3), 스위치(S3)이 각각 직렬로 연결되어 있으며, 상기 스위치(S1,S2,S3)의 각 단에는 전류/전압을 테스트 할 수 있는 소켓이 각각 구비되어 있으며, 상기 병렬회로 표시부(400)는 저항(R4), 스위치(S4)가 직렬로 구성되어 있으며, 또한 저항(R6), 저항(R5), 스위치(S6)이 직렬로 연결되어 있고 상기 저항(R4), 스위치(S4)와 저항(R6), 저항(R5), 스위치(S6)는 병렬로 구성되어 스위치(S4)에 직렬로 구성되며 상기와 동일하게 각각의 스위치(S4,S5,S6)는 전류/전압을 테스트 할 수 있는 소켓이 각각 구비되어 있다.

그리고 상기 직렬회로 표시부(300)와 병렬회로 표시부(400)를 절환할 수 있는 직/병렬 절환스위치(90)가 상기 각 일측단에 연결되어 있으며, 상기 직/병렬 절환스위치(90)의 입력단에는 외부로 소정의 전압출력할 수 있는 출력단자(91)가 있으며, 상기 직/병렬 구성부를 통해 소정의 상용교류전압을 콘덴서에 의해 분배된 전압의 전원을 직류로 변환하는 브릿지다이오드(92)를 거쳐 입력받게 연결되어 있다.

상기 직/병렬 구성부(500)는 상기 모형건전지(200)를 취부함으로서 스위칭되는 6단자 누름스위치가 다수개 형성되어 구성된다.

즉, 상기 모형건전지(200)로 스위치를 누르지 않는 경우(제거)에는 ②③과 ⑤⑥이 연결되며, 스위치를 누르는 경우(삽입)에는 ①②와 ④⑤가 연결되게 된다.따라서 모형건전지(200)를 직렬로 연결하는 경우는 상기 누름스위치50, 60, 70, 80에 모형건전지(200)를 모두다 순차적으로 삽입하는 경우이고, 병렬로 연결하는 경우는 누름스위치10, 20, 30, 40의 어느 하나라도 모형건전지(200)를 삽입하는 경우에 해당한다.

그리고 상기 브릿지다이오드(92)와 직/병렬 구성부(500) 사이에는 다수의 콘덴서(C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8)가 직렬로 연결되며 콘덴서 C1,C2,C3,C4,C5 사이에는 건전지 취부함의 단자와 연결되어 직렬 및 병렬 구성에 따른 전압분배가 이루어지도록 결선되어 있으며, 상기 콘덴서 C5,C6,C7,C8은 콘덴서에 의한 분배전압을 뚜렷이 확인할 수 있도록 단락시키는 스위치(93)로 직렬구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 회로도에서 사용자가 먼저 직렬실험을 하는 경우에는 건전지 취부함(110,120,130,140)의 가로로 형성된 누름스위치(50,60,70,80)의 각 ①②와 ④⑤를 연결하는 구성으로 도1의 111-121-131-141로 연결하는 것이다.

이 때 상기 건전지 취부함(110,120,130,140) 중 110을 기점으로 순차적으로 연결하지 않는 경우 즉, 불연속 연결이 되는 어떠한 경우에는 상기 표시부에 전원공급이 되지 않으며, 연속적인 직렬 구성이 되어야만 직렬의 구성을 보인다.

즉 건전지 취부함110에만 연결할 경우 콘덴서C1을 통해서만 전원이 공급되며, 건전지 취부함 110과 120에 연결된 경우에는 콘덴서C1, C2를 통해서만 전원이 공급되며, 건전지 취부함 110. 120. 130에 연결된 경우에는 콘덴서 C1, C2, C3를 통해서만 전원이 공급되며, 건전지 취부함 110, 120, 130, 140에 모두 연결된 경우에는 콘덴서 C1, C2, C3, C4를 통해서만 전원이 공급되는 것이다.

따라서 모형건전지(200)를 몇개의 순차적인 건전지 취부함에 삽입하여 구성함에 따라 상기 표시부의 전구의 불빛이 상이해져 직렬구성의 전기회로 실험을 용이하게 할 수 있는 것이다.

그리고 병렬구성의 실험을 하고자 하는 경우에는 건전지 취부함 110,120,130,140 중의 어느 하나라도 누름스위치 10,20,30,40중의 하나에만 삽입하여도 ①②와 ④⑤가 연결되어 콘덴서C1,C2,C3,C4를 통한 전류가 공급되도록 하여 병렬구성의 전기회로 실험을 용이하게 할 수 있는 것이다.

또한 도1에 도시된 스위치 S7을 스위칭하게 되면 상기 브릿지다이오드(92)를 통하지 않고 콘덴서에 의해 분배된 교류전원이 표시부에 인가되어 교류전원에 의한 콘덴서의 직렬/병렬 연결실험을 실시할 수 있으며, 상기 표시부의 각 스위치 양단에 전류/전압을 측정할 수 있도록 소켓을 설치하여 각 단에 걸리는 전압 또는 전류를 용이하게 측정할 수 있어 오옴의 법칙등을 실험적으로 유도해 낼 수 있는 것이다.

즉, 상기와 구성된 본 고안에 따르면, 전지를 직렬/병렬 연결실험, 콘덴서의 직렬/병렬 연결실험, 저항체 온도가 일정할 때 옴의 법칙 유도실험, 저항체 온도가 증가할 때 옴의 법칙이 성립하지 않음을 증명하는 실험, 저항을 직렬/병렬 연결실험, 저항을 직렬/병렬 연결에서 전력 소비 비교실험, 병렬 회로에서 전류유동성 실험, 전구의 전력소비와 밝기관계 등의 실험을 한개의 실험장치로 행할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따르면, 초·중등학교 과학 교과 과정의 전기분야를 건전지와 코일과 철심으로 만든 변압기를 사용하지않고 실험 하는것으로써 휴대 또는 비치하여 교실수업 현장에서 여러가지 실험의 목적하는 것을 일목 요연하게 얻는데 시간 낭비를 대폭 줄이면서 학습에 효율성을 높이며, 건전지를 사용하는 전기 분야의 실험에서 재 사용할 때 발생되는 오차와 사용 불능인 것을 폐기 처리하는 과정에서 발생되는 환경오염 문제를 사전에 방지하고 탐구학습 능력을 최대한으로 하는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 초ㆍ중등학교의 전기분야의 실험장치에 있어서,

   다수의 스위치와 전구로 직렬구성된 직렬회로 표시부(300)와, 다수의 스위치와 전구로 병렬구성된 병렬회로 표시부(400)와, 상기 직렬회로 표시부(300)와 병렬회로 표시부(400)를 선택할 수 있는 직/병렬 절환스위치(90)와, 상기 직렬회로와 병렬회로를 구성할 수 있고 외부의 상용전원(94)을 소정의 직류전원으로 변환하는 전원변환부를 포함하는 직/병렬 구성부(500)와, 상기 직/병렬 구성부(500)를 직/병렬 연결하는 모형건전지(200)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기회로 실험장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 직/병렬 구성부는,

   상기 모형건전지(200)로 스위치를 누르지 않는 경우(제거)에는 ②③과 ⑤⑥단자가 연결되며, 스위치를 누르는 경우(삽입)에는 ①②와 ④⑤단자가 연결되는 누름스위치를 직렬형태 또는 가로형태로 선택할 수 있도록 십자형으로 상기 모형건전지(200)를 삽입하여 스위칭할 수 있는 다수개의 건전지 취부함으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기회로 실험장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 직/병렬 구성부(500)와 상기 각 표시부 사이에는 다수의 콘덴서가 직렬로 연결되어, 상기 건전지 취부함의 단자와 각각 접속되어 직렬 및 병렬 구성에 따른 전압분배가 이루어지도록 결선되는 것을 특징으로 하는 전기회로 실험장치.