1.실험 제목 : 전위차계에 의한 기전력 측정
2.실험 목적 : 기전력을 측정하기 위한 방법을 알아보고, 습동선형 전위차계를 사용하여 표준 전지를 기준으로 미지 전지의 기전력을 측정한다.
3.실험 이론 :

◆ 기전력 : 도체 내에서 전류를 흐르게 하는 힘. 즉, 단위전하 당 한 일이다

간단히 말해 낮은 퍼텐셜에서 높은 퍼텐셜로 단위전하를 이동시키는 데 필요한 일이다. 기전력의 si 단위는 j/c이며 볼트와 같다


◆ 옴의 법칙 : 전류의 세기는 두 점 사이의 전위차(電位差)에 비례하고, 전기저항에 반비례한다는 법칙. 전압의 크기를 v, 전류의 세기를 i, 전기저항을 r이라 할 때, vir의 관계가 성립한다

여러 개의 부하가 직렬로 연결된 직렬회로에서는 저항을 통과하는 전류가 같다. 병렬회로에서는 부하에 걸리는 전압이 같으므로, 각각의 부하에 흐르는 전류가 전기저항에 반비례한다는 정의를 내린 법칙

◆ 키르히호프의 전기회로에 관한 법칙 : 전류가 흐르는 길에서 들어오는 전류와 나가는 전류의 합이 같다.임의의 폐회로를 따라 한 바퀴 돌 때 그 회로의 기전력의 총합은 각 저항에 의한 전압 강하의 총합과 같다는 법칙.

모든 전지는 크기에는 차이가 있지만 내부저항 r이 포함되어 있어 전지 외부의 두 단자 (a, b) 사이의 전위차(단자 전압)는 내부저항에 의한 전압 강하 때문에 이 회로에 흐르는 전류 i 에 따라 달라진다. 한편 기전력 varepsilon 은 회로에 전위차를 유지시킬 수 있는 전지의 능력을 말하며, 회로에 흐르는 전류에는 무관하다

이때 기전력 varepsilon 과 단자전압 v 사이의 관계는 옴 법칙을 사용하여 구할 수 있다.
즉 위 그림 1과 같이 기전력 varepsilon , 내부저항 r인 전지와 부하저항 r이 직렬 연결되어 있을 때, 전체 합성저항은 r {eff} rr이므로 이 회로에 흐르는 전류 i#
는 i` {varepsilon } over {r {eff}} {varepsilon } over {rr} (1) 이 된다.위의 식으로부터 기전력은 varepsilonirir이 되고 단자전압은 vir이므로 다음과 같이 쓸 수 있다.varepsilon irv (2) 여기서 전류 i 가 0

이 될 때 기전력 varepsilon 와 단자전압 v가 같게 된다. 위 그림 1과 식 (2)에서 기전력 측정에 중요한 다음의 두 가지 사실을 알 수 있다

첫째로, 전지의 구조상 기전력의 직접 측정은 어렵다. 둘째로, 전지에 흐르는 전류가 0 일 때 단자전압이 기전력과 같다

기전력의 측정을 위해서는 전류를 흘리지 않고 전위차를 측정할 수 있는 방법을 강구하여야 하는데 일반적인 전압계를 사용하면 전류를 0으로 만들 수 없으므로 전위차계라는 측정기구를 사용하여 기전력을 측정할 수 있다.
그림 2는 습동선형 전위차계를 나타낸다.ab는 굵기가 같은 긴 저항선이고, varepsilon {s}는 표준 전지의 기전력, varepsilon {x}는 우리가 알고자 하는 미지 전지의 기전력, varepsilon 은 기전력이 varepsilon {s} 또는 varepsilon {x}보다 용량이 큰 보조 전지이다.
선 저항과 보조 전지를 연결하고, 다른 쪽에 기전력 varepsilon {s}인 표준 전지를 병렬로 연결하여 접점을 움직여 a점으로부터 검류계에 흐르는 전류가 0이 되는 지점 g까지의 길이를 x {0}라고 한다.선 저항의 단면적이 a이고 비저항이 rho 일 때 a점과 g점 사이의 저항은 r {ag} {rho x {0}} over {a} {rho l} over {a} {x {0}} over {l} r {x {0}} over {l}(3)이고, 이때 폐회로 fadef를 흐르는 전류는 iv/r이므로 a점과 g점 사이의 전위차 v {ag}는 다음과 같다.즉 abcga에서 키르히호프 법칙을 적용하면(표준전지에는 전류가 흐르지 않음에 유의할 것) v {ag}가 표준 전지의 기전력 varepsilon {eqalign{s#

}}와 같음을 알 수 있다. v {ag} ir {ag} {v} over {r} r {x {0}} over {l} v {x {0}} over {l} varepsilon {s}(4) 다음에는 표준 전지대신 구하고자 하는 미지 전지를 연결하여 앞에서와 같은 방법으로 h점을 찾으면 기전력 varepsilon {x}는 다음과 같다   (이하 생략)