물리학및실험2 시립대 5주차

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최초 생성일 2024.10.15
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"물리학및실험2 시립대 5주차"에 대한 내용입니다.

목차

1. RC 회로 실험
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 장비
1.3. 실험 방법
1.4. 실험 결과
1.5. 토의
1.5.1. 실험1,2 결과 분석
1.5.2. 오차 발생 원인들
1.5.3. 결론

2. 회전 운동 모델
2.1. 배경이론
2.2. 실험방법
2.3. 실험결과
2.3.1. 등속회전 운동
2.3.2. 등가속회전 운동
2.4. 논의
2.4.1. 실험결과 분석 및 오차 분석
2.5. 결론

3. 참고 문헌

본문내용

1. RC 회로 실험
1.1. 실험 목적

실험 목적은 저항과 축전기로 구성된 회로에서 축전기에 인가되는 전압의 시간적 변화를 오실로스코프로 관측하고 회로의 용량 시간상수를 구하는 것이다. 즉, RC 회로의 충전 및 방전 특성을 이해하고 시상수 값을 측정하는 것이 실험의 주된 목적이다.


1.2. 실험 장비

bread board, 오실로스코프, 신호발생기, 축전기, 저항, 계측기, 점프 와이어가 실험 장비이다. 이번 RC회로 실험에서는 이러한 장비들을 이용하여 저항과 축전기로 구성된 회로를 구현하고 오실로스코프를 통해 전압의 변화를 관측할 것이다. 특히 신호발생기를 이용해 사각파를 입력하여 축전기에 충전과 방전이 일어나는 과정을 관찰할 수 있다. 또한 오실로스코프의 프로브를 전압원과 축전기에 각각 연결하여 두 파형을 비교하면서 시상수를 측정할 수 있다. 이번 실험을 통해 RC회로의 특성을 이해하고 실험 장비 사용법을 익힐 수 있을 것이다.


1.3. 실험 방법

RC회로란 저항과 축전기로 구성된 회로를 의미하고 교류 전원을 인가하였을 때 축전기에 충전되는 전압의 크기를 오실로스코프로 관측하는 것이 이번 실험의 목표이다. 사각파를 입력했을 때 이상적인 경우엔 즉각적으로 충전하고 방전해야하지만 실제로는 다음과 같이 충전하고 방전하는데 시간이 걸린다. 이를 나타내는 척도를 시상수라고 하면 타우로 표시한다. 시상수는 최고 전압의 63.2%에 도달하는 시간이다. 저항과 축전기를 이용해 직렬 RC회로를 빵판에 구현한다. 함수발생기를 연결해 사각파를 입력한 뒤 오실로스코프를 이용해 전압을 관측한다. 오실로스코프는 각각 축전기와 함수발생기 쪽에 연결해 두 파형을 비교 관측할 수 있도록 한다. 두 파형을 겹쳐서 띠우고 난 뒤 오실로스코프의 스코프를 이용해 시상수 값을 측정할 수 있는데 스코프를 통해 최고 전압의 63.2%에 해당하는 값을 찾은 뒤 이 때까지 걸리는 시간을 측정한다."


1.4. 실험 결과

실험1 결과를 살펴보면, RC회로에 사각파를 인가했을 때 전압의 시간적 변화를 오실로스코프로 관측할 수 있었다. 사각파가 인가되면 이상적으로는 즉각적으로 충전과 방전이 일어나야 하지만, 실제로는 시간이 지남에 따라 전압이 점차 증가하고 감소하는 모습을 확인할 수 있었다. 이는 RC회로의 특성상 전압이 서서히 충전되고 방전되기 때문이다.

실험2 결과에서는 실험1과 마찬가지로 사각파를 입력했을 때 오실로스코프를 통해 축전기의 전압 변화를 관측할 수 있었다. 실험1에서와 마찬가지로 전압이 점진적으로 증가하고 감소하는 모습을 볼 수 있었으며, 이를 통해 RC회로의 시상수를 계산할 수 있었다. 프로그램을 이용하여 측정한 결과, 실험 1과 2의 평균 오차율은 3% 내외로 나타났다. 이는 마이크로 단위의 실험이라는 점을 고려했을 때 비교적 우수한 결과라고 볼 수 있다.


1.5. 토의
1.5.1. 실험1,2 결과 분석

회로도 구현 시 저항을 거친 다...


참고 자료

RC회로 실험PDF
Wikipidia
John W. Jewett, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 8th Edition, 2013, pp 224-247

태그

#RC회로 #축전기 #저항 #충전 #방전 #시상수 #오실로스코프 #신호발생기 #회로 구현 #회로 오차

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