전자기 유도와 변압기 - 일반물리실험II A+레포트

소개

2024-2학기 일반물리실험II A+ 레포트입니다.
일반물리실험은 레포트 작성에 긴 시간 들이지 마시고 다른 과목 공부하시는 걸 추천드립니다.

목차

I. 실험 목적

II. 데이터 정리
1. 실험1 –구조에 따른 전압의 변화 측정
2. 실험 2 –회로에 따른 전압의 변화 측정

III. 결과 분석
1. 배경이론
2. 실험 결과 분석

IV. 질문
1. 어떠한 코어 구성이 두 번째 코일에 전자기 효과를 최대한으로 전달해주는가? 여러 코어 구성 사이에서 생기는 차이를 설명할 수 있는 이론을 만들어라.
2. 테이블 1.2에서 데이터로부터 두 번째 코일에 감은 횟수의 변화에 따른 출력 전압을 그래프로 그려라. 전선의 감은 수와 결과 출력 전압 사이에 어떠한 관계가 존재하는가?
3. 변압기의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 생각해보라. 한 코일로부터 다른 코일에 전송을 향상시키기 위해서 어떤 추가적인 변화가 있어야 하는가?
4. 같은 값의 저항을 가지며 감은수가 다른 두 코일에 대해 출력 전류와 입력 전류 사이에 어떤 관계가 존재하는가?
5. 이상적인 전압 이득은 두 번째 감은 횟수를 첫 번째 감은 횟수로 나눈 값과 같다. 실제 전압 이득(V_out/V_in)을 어떻게 이상적인 전압 이득과 비교할 수 있는가?
6. 이상적으로 변압기는 거의 전력 손실 없이 한 쪽으로부터 다른 쪽으로 교류 전류를 전환시킨다. 우리가 구한 전력 이득(P_out/P_in)을 보고, 저항값의 변화에 따른 전력 이득의 변화에 대해 설명해보라.

V. 토의
1. 저항값과 전력이득이 동시에 증가하는 경우

VI. 참고문헌

본문내용

I. 실험 목적
패러데이 법칙에 의한 전자기유도와 변압의 원리를 이해하기 위해 변압기 장치를 통하여 변압기에 미치는 영향을 실험한다.

II. 데이터 정리
실험 1에서 코일의 구조에 따라 출력 전압의 변화를, 실험 2에서 회로에 추가되는 저항의 크기에 따른 출력 전압의 변화를 측정했다.

<중 략>

III. 결과 분석

1. 배경이론

(1) 패러데이 법칙
자기장이 전류를 흐르게 하는 전기장을 만들 수 있다.
패러데이법칙에 따르면 전류고리에 유도되는 기전력ε의 크기는 전류고리를 통과하는 자기다발의 시간변화율과 같다.
ε=-〖dΦ〗_B/dt
다. N은 코일의 감은 수이며 코일을 촘촘히 감아 각각의 고리를 통과하는 자기다발이 같다면 전체 유도기전력은 각각의 고리의 유도기전력의 총합이다.
ε=-N 〖dΦ〗_B/dt
이때, 전류고리를 통과하는 자기다발은 다음과 같이 정의한다.
Φ_B=∫▒〖B ⃗∙dA ⃗ 〗

(2) 렌츠 법칙
렌츠 법칙에 따르면 전류고리에 전류를 유도한 자기다발의 변화를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐른다. 즉, 전류고리를 통과하는 자기다발이 많아지면 유도 전류는 자석을 밀어내는 방향으로 자기장이 생기도록 흐르고, 반대로 전류고리를 통과하는 자기다발이 적어지면 유도 전류는 자석을 끌어당기는 방향으로 자기장이 생기도록 흐른다. 패러데이의 법칙 공식에서 음의 부호는 유도기전력이 자기다발의 변화를 방해하는 방향으로 생긴다는 렌츠 법칙을 의미하기도 한다.

(3) 변압기
변압기는 전력을 효율적으로 송전하고 안전하게 사용하도록 회로의 퍼텐셜을 높이거나 낮추는 장치이다. 송전 시 퍼텐셜을 높게, 전류는 낮게 유지해야 하는데, 이는 전력이 퍼텐셜과 전류의 곱이고 저항에서의 에너지 발산량은 전류의 제곱과 저항의 곱이므로 송전의 효율을 높이기 위해서는 송전되는 에너지의 양에 대해 저항에서의 발산량이 작아야 하기 때문이다.

참고자료

· 일반물리학실험 매뉴얼, 서강대학교 물리학과
· David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, 『Principles of PhysicsⅡ』, 11th edition, WILEY, 2021, p237~245, p300~303.