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아주대 물리학과 재학중이고 현 학점 4.33/4.5 입니다

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아주대)현대물리학실험 Magnetic field outside a straight conductor 결과

이번 실험은 직사각형과 원형 도선 주위의 자기장을 측정해보는 실험이었다. 그리고 전류의 방향을 변화시키면서 자기장을 구해보았다.실험 1에서는 전류가 흐르는 직사각형 도선의 각 점에서 발생하는 자기장의 세기를 측정하는 실험이었다.이론에 따르면 내부의 자기장의 크기가 외부의 자기장의 크기보다 평균적으로 크며, 도선의 내부에서는 중앙으로 갈수록 작아지고 외부에서는 도선에서 멀어질수록 작아질 것이다. 이러한 이유는 도선 외부보다 내부에서 자기장의 중첩이 더 크게 발생하기 때문이다. 또한, 중심축에 대해 대칭인 위치에 있는 자기장의 세기는 대칭적인 분포를 이룰 것이다. 실험1에서 발생할 수 있는 오차를 생각해보면 다음과 같다. 우선 잘못된 probe의 사용으로 생기는 오차이다. probe의 경우에는 홀 효과를 통해 자기장을 측정할 때, 도선 평면에 probe를 완전히 수직하게 놓고 측정하지 못해서 생기는 오차가 발생할 수 있다. 이는 보조해주는 도구를 이용해서 오차를 개선할 수 있다. 다음으로는 도선 주변에 자기장을 발생시키는 장치의 존재로 생기는 오차이다. 이는 도선에서의 대칭적인 자기장 분포에 오차를 줄 수 있다. 마지막으로는 테슬라 미터의 영점을 잘못 조정하여 생기는 오차이다. 이는 측정되는 자기장의 크기에 오차를 발생시킬 수 있다.

자연과학| 2024.12.21| 5페이지| 2,500원| 조회(52)

자기장, 현대물리학, 아주대, Magnetic Field

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아주대)현대물리학실험 Magnetic field outside a straight conductor 예비

1. 실험목적직선 도선에 전류를 흘렸을 때 생기는 자기장을 도체의 형태와 전류의 방향을 바꿔가며 측정한다. 전류 밀도 주위의 어떤 한 점에서 생기는 자기장은 전류 밀도에서 그 점까지의 변위와 전류 밀도에 의존함을 확인한다. 그리고 중첩 원리를 이용하여 여러 개의 직선으로 이루어진 도체의 자기장을 구해본다.2. 실험원리 - 비오-사바르 법칙(Biot-Savart Law) 전류i 가 흐르는 임의의 도선 근처 점P에서 자기장 를 구해보자. 도선의 미소 길이 벡터 , 미소 전류요소 라고 정의하고, 자기장를 구한다. 전류요소 가 점P에 만드는 자기장의 크기는 다음과 같다.는 와 사이의 각도, 은 ds에서 점P까지의 위치벡터, 는 투자상수 이다.의 방향은 의 방향이다. 따라서 의 크기와 방향을 함께 표기하면 아래와 같다.이 식이 비오-사바르 법칙이다.Figure 1. 비오-사바르 법칙 - 홀 효과(Hall Effect) 자기장 영역 안에 있는 전류가 흐르는 도체 내부에는 전류와 자기장의 방향과 모두 수직인 방향의 전위차가 발생하는 걸 홀 효과(Hall Effect)라 한다. 이때의 전위차(홀 전위, Hall Voltage) 는 전하 운반자가 자기장 안에서 운동할 때 받는 자기력 로 생긴 극성에 의해 나타난다. Hall Effect를 이용한 prove에서 Hall voltage가 측정이 되면 이 prove는 자기장 영역 내에 있다는 뜻이고 이때 자기장의 크기는 ( : 도체의 두께, : 홀 계수, Hall coefficient)이다. 가 최대값을 가지려면 가 가장 커져야 하는데 이때의 prove의 위치, 각도는 와 가 수직인 경우이다. Figure 2. 홀 효과

자연과학| 2024.12.21| 7페이지| 1,000원| 조회(55)

자기장, 현대물리학, 아주대, Magnetic fieldr

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아주대)현대물리학실험 adiabatic gas law 결과보고서

2. 고찰이번 실험은 Adiabatic gas apparatus 를 사용하여 단열상태에서의 기체의 압력과 부피 그리고 온도 변화를 분석하여 이상기체 상태 방정식(Adiabatic gas Law)을 확인하고 열용량비율( )을 구하였다. 실험1은 Adiabatic gas apparatus 를 사용하여 압력(P), 온도(T), 부피(V)를 구하고, 기체상수  을    식을  이용하여 계산하고 문헌값(이론값)과 오차율을 계산하여 이상기체 방정식을 확인해보는 실험이었다. 몰수  의 경우에는    아보가드로 상수    ×  을 통해 은  ×  을 얻었고, 는  ×  을 얻었다. 그 후에 기체상수을 구하기위해    식을 이용하여     ×   ×  ×  ×     ∙       ×   ×  ×  ×   ∙를구하였고 이론값인   ∙ 과 비교하여 오차율을 구하면, 실린더가 최대높이에서는 0.28%, 핀의 높이에서는 0.036%로 실린더가 최대높이에 있을 때 보다 핀의 높이에 있을 때, 더 이론값과 근접한 결과를 얻었다. 이러한 차이를 보인 원인으로 생각되는 것 중 하나는 기체의 몰수가 유지되지 않고 다른 값이 나온 것이다. 이론상으로는 유지되어야 할 몰수가 다르게 나온 원인을 생각해보자면, 실린더의 노후로 인해 공기가 새어나갔거나 단열이 제대로 되지 않을 수 있고, 내부 공기가 새어나가는 것을 차단하는 장치의 노후 또한, 기체 몰수를 감소하였을 것으로 생각한다. 그 전에 실제로 이상기체는 입자들 사이에 상호작용이 없다고 가정하는 기체이므로 재현해 내는 것이 힘들어서 오차가 발생할 수밖에 없다고 생각한다.

자연과학| 2024.12.21| 7페이지| 2,500원| 조회(54)

현대물리학, 아주대, Adiabatic Gas Law, 단열기체법칙

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아주대)현대물리학실험 adiabatic gas law 예비

1. 실험목적 이번 실험은 단열상태에서 기체의 압력, 부피, 온도 변화를 분석하여 이상기체 상태 방정식과 열용량율비가 예상결과와 일치하는지 확인해본다.2. 실험원리 - Ideal gas 이상기체(ideal gas)는 탄성 충돌 이외의 다른 상호작용을 하지 않는 점입자로 이루어진 기체 모형이다. 이상적인 온도와 압력에서 많은 실제 기체들은 이상 기체로 근사할 수 있으며, 높은 온도와 낮은 압력일 수록 이상 기체에 더 근사하게 된다. 끊임없이 불규칙한 직선 운동을 한다. 따라서 운동 에너지 손실 없이 운동 에너지가 보존된다(운동에너지는 절대 온도에 비례). 위치 에너지, 인력, 반발력, 기체 분자 자체의 부피는 무시한다. - Ideal gas law 저밀도 기체의 많은 성질들이 이상기체 법칙(ideal gas law)으로 요약될 수 있다.이상기체 법칙은 여러가지 실험결과를 요약한 결과이며, 그 실험결과들을 나열하면 다음과 같다.1) 보일의 법칙 : 온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례한다.2) 샤를의 법칙 : 압력이 일정하면 부피는 온도에 비례한다.3) 게이-뤼삭의 법칙 : 부피가 일정하면 압력은 온도에 비례한다. 이를 요약한 이상기체 법칙(ideal gas law)은 다음과 같다.

자연과학| 2024.12.21| 5페이지| 1,000원| 조회(40)

현대물리학, 아주대, Adiabatic Gas Law, 단열 기체 법칙

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아주대)현대물리학실험 moment of inertia 예비

1. 실험목적 강체를 회전시켜 실험적으로 관성모멘트를 구하고 이론값과 비교해본다. 각운동량 보존법칙을 확인해본다.2. 실험원리 - moment of inertia 뉴턴 법칙 에서 을 “직선으로 운동하는 물체가 자신의 운동을 계속 유지하려는 정도”로 해석한다면, 관성 모멘트는 회전 운동에서의 과 같은 개념이라고 이해할 수 있다. 하나의 고정된 축에 대하여 회전하는 강체를 생각할 때, 그 물체의 입자의 총 운동 에너지 는 다음과 같이 쓸 수 있다. ( : 접선 속력 )이때 각속력 를 병진운동에서의 선속도 에 대응하면 은 병진운동에서의 질량 에 대응할 수 있다. 따라서 회전운동을 물체가 방해하는 정도인 을 새로운 물리량으로 정의할 수 있고 이를 관성모멘트 로 정의한다. 원운동하는 입자의 운동에너지를 관성모멘트로 나타내면 다음과 같다.입자의 질량 는 으로 쓸 수 있고 따라서 관성모멘트는 다음과 같이 적분형태로도 나타낼 수 있다.Figure 1. 여러 가지 모양의 강체에 대한 관성모멘트 - torque 축에 고정된 강체에 힘을 작용하면 강체는 회전하려 한다. 이때 강체와 힘의 작용점 사이의 거리를 이라 하고 작용한 힘을 , 축과 작용점을 지나는 직선과 힘의 의 각도를 라 했을 때 돌림힘 를 다음과 같이 정의한다.회전하는 강체에 뉴턴의 제2 법칙을 적용하고 회전하는 강체에서의 질량요소 에 작용하는 알짜 힘을 원 궤적의 접선 방향이라고 한다면 다음과 같다.

자연과학| 2024.12.21| 5페이지| 1,000원| 조회(53)

관성모멘트, 현대물리학, 관성, 아주대, Moment of Inertia

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