..PAGE:1 일반물리학 및 실험 2 ..PAGE:2 쿨룸의 법칙 : 전하차이에 작용하는 힘 * 전자 : f = - e - 6 . 60 λ 10 - 19 c Fe = ke * . 시의 * 양성자 : 1 β = + 2 = 1 . bos 10 - 19 c * 중성자 : n = w < 예제 19 . 2 수소원자 > < 예제 19 . 1 > ↑ m > d = 5 . n X 1 o " lm < π K a [ > FE = Ke el 사 el : Ka 예 s , 30 [ % 시어 ( J ( m ) . × ( 8 . 99 × 109 Nm ) / Ias F 2 , . 3 " 인력 ⑥ 인력 ⑮ = " x 10 - 3 m ) p × 10 - 마 졌은 π× q . = K * = ax @ . = 아 ? 까가까 = * 0 와 ( 5 걸는 6 ( = 24 + 4 = 이 시씀 , = . ~× 10 x □ ax 주 24 x - 24 = 0 3 l " + 8 t 8 = 0 E ☆ = ) + 급 = 0 가 btb = 4 a ' = 5 - 6 ± 84 - → 96 = - K 26 q 3 + K π y ( π = 0 . " ~ - 3 . 44 " = - < 구의 전하량 구하기 > β = 부피전하 촘 M = 34102 kg 전하밀도 5 없에전가 L = bl 5 m 방 X a + q q λ= 길이전하 L 부 ☆ Tcoso To im 이 람력 : ] 기축 : F ( = Tsin θ - Fe = o Tsinb = fe i τ ] y 축 : Fy = Tcos θ - mg = 0 . : Tcos θ = rng = tan θ Tsin θ ! = mgFe . Fe = mgtan θ Sin θ= α → a = lsin θ f = KeE 191 × 1 % . 시 mgtano = q q = - 4 ( aimo ) , Imgtuno _ tam 50 = 8 . 99 × 시 G * hin 5 * 3 × 10 * ( β 스 = 4 . 42 × 10 - β C ..PAGE:3 dxdV = eSda < - SdE = SK I ..PAGE:10 . kefq < 205 > * . ( . K a * ~ o ∴ SoV V = ke = Sdq = x = = Q * ( ) ∴ ε= @ < 20 > D ( " … … edq Kev rdr Ke … . P Iar Svr . . = ) f * ∴ tjdt . ∴ δ ) ) ) =~ - x keb ( ) V ] 2 ..PAGE:11 * * ; 전기용량남축인기가 얼마나 달 저랑되는지를 보는 척도 : 배터리 효율 . > 도체 체 품전위 등전의 tQ ‰ - 음천하 VK - L = QXoV E ( % ] { 축전기의 전위화 양천하 √ K → 앓운전위 Viow Q CoV EF ] 패럿 → 높운전위 h Vhagh 사 ㅌ ? 천기용량 { 단무 , [ 패러데이 업적 ] 전기장은 전위가 감소하는 방향 양전하 알짜전위 B 10 - 6 % = | f [ 마이크로 때렀 ] = 충전량 + Q - Q 1 o 4 F = InF [ 나는 패럼 ] 두 도체판이 충분히 접근한 경우 : A 33 d 1 O 2 F = IPF [ 피코 패럽 ] ① 평행판 축전기 ① 모른 절하가 안쪽면에 고르게 분포함 A ② 안쪽영역 중심측과 나람한 균일 권기장 [ } d + ㆍ - Q Gt oV = U - Va = S , Edf = Joidt = d = oV , di . ‰ } 호 oV = d = = A , 면적 A asa : C = Eo ∞ 도체모양과 상대적 위치에만 영향을 받는다 . 가장 중요 ! ¤ 축전기 ② 구형록 - t ¤ B b - aab J 람 전기 … : 동심의 구각도체 [ 밖 ) : JD C = 4 - 읍 + 도체구 ( 안 ) r : 전위라는 A ☆ 내려가는것 ( " … ? " - T ] 도체를 표면예만 전하존재 EJ AV = VB - VA = SEd - Io = fE . ds = Q ‰ 가무스공식으로 SAPE ? = S * = 44 ( ) I = 4 π ( * - ☆ ) EACos O 0 = EA = 고구하기 E ( 4 V ] = E = ππ ] C = Q = 4 π . [ B Gn - 4 I 2 = 24 22 31 - 2 Iz 12 √ ] 4 I , t Iz = t 5 3 I 1 - 2 려 2 t β 1 + 2 는 3 I - LI = 2 IIF 1 = 22 R 1 = 2 . I 2 = - 3 . ± 3 = - 1 ..PAGE:16 X ; U II : ? " ] < 218 > ' f = _ τ IETI 5 " m " . m 4 bI 4 ! - 14 62 10 4 I + bI 4 F 611 24 V 1 4 = 2 β 1 t 2 = 1031 IIF 1 < 21 > ↑ L . . R π ) amm s cm o LuW ☆ 5 = ..PAGE:17 < 예제 21 . 7 병렬 ~ 연결된 세 저항기 > I R = Ri + t " ) ⑫ 5 t + y " R 평 2 a ⑩ 「 ☆ 냈토 . . * I aea π ) I = R γ= % 1 π ] I = R = 50 = 6 A I = = 60 = 3 A I 3 == = 3 A √ ) 전력 P = IV = R 병 = 시 = 1 @ ..PAGE:18 ε - 5 = t Ile = Eee F q Q ( ) ( 1 ) Q . l eg CE * ② ) □ IR lt 1 = Qe Rt " ES . . ( t - RQeki = ) RC & ^ ' > = = e : 01 , ..PAGE:19 < 예제 21 . 9 충전 ] < 예세 21 . 10 방전 > C [ 축전기 ] 5 eq C [ 축전기 ] a a 스위회 ( A ) 축전기의 전하가 처음값의 4 배 . ㅇ = □∞ . 높 망시야 □ 좋 최대전하 = Q ( 처음전하 ) t 4 = e - e X - 최대전해 려그로 는 tn 4 = t i 는 상수 RC = 8 ( X 105 x ( 5 × 10 - 6 ) = 40 × 10 어 = 4 초 t = RL 1 n 4 = 1 . 39 RC = 1392 a ( t ) : Q ( 1 - e - k ) = 6 o [ 1 - e * ) ㅣ ( B ) σ ( t ) = * @ " = @ ' eke 저 w va 왜 ? 완품상태 최대전하☆ J 전류밀도 = 넓히 전 , 대입 → 결론 , 도선반지름보다 작은 자기장은 반지름에 비례하고 , π = π " 큰 자기참은 반지름에 반비례한다 . : B = . sIr B = 다 . 1 ) B = ( 다 . Z ] 업례 반비례 ⑬ Bar ' Ba ¿ r α ^ 도선반지름 ..PAGE:26 < 22 > IS 5 ] . ∞ ∞ ( θ ↓ δ D ~ bonI = ) L ..PAGE:27 렌츠의 법칙 I ↑ ⑫ 전류방향 P + EA 유도된 전류는 자기선속의 변화를 방해하는 밤향으로 흐른다 llllw ) 가 " ⑫ 대규 * β wus 패러데이 법칙 < 퀴즈 23 . 2 > 뉴리전력웬도 법칙 tdIOB 자기선만당 코일안에서는 스코일 = - NUI 마늄은수 ^ 기천력의 크기 순서대로 나열하시 . [ 유도전압 ] E = - IN = - Ndd ( BAco ) OO 따라서 , I = SB . d * = SBdAos θ= BCosOSdA = BACoS θ 충충 혼흉힘한 에울에 ε= - d - = - dt ( BAcos θ ) . ( 3 d = e ? bya < 예제 23 . | 코일에 기전력 유도하기 ] ← 200 번 감김 llU ε= - N = - N [ BACos θ ) ( 0 . 5 ㄷ - OT ) × 0 . " baxcos oo - = - 200 0 . 85 . 0 . 55 = - 4 . 0 V = - 200 0 . 8 - 0 ‰ 시 - 크레이므로 ( E 1 = 4 U ^ < 예제 23 고 지수적으로 감소하고 자기장 > Bmoux X X * × E = - ππ 이 = = - dd B ( - ( xos θ ) = - dt α [ ABmaxe - at ) = - ABmna dtde - at ~ X X x X t 에 대해 미분 - at " E = aABmate - at Brmke … - - 3 t ..PAGE:28 RLC 회로 요 . 교류전원 W 각속으로 이동 ^ D = wh _ ① 코일면에 통과하는 자기 선속 θ _ N 「 … I 0 = . cos θ= o . Cos ~- = noe - 1 . - γ = RC . io π L = C . = ∴ = RC . 23 . ε= 6 V . L = 8 . R = 4 □ , [ a ) ? ( b ) 250 s ( d 3 80 % . [ e ) = H . R = 92 . ε = 20 V . 0 . 2 ? S ( ε ) ( t → . , Ik - L d - . W [ d ) = = 3 A R 3 * w . 8 = 3 ( 1 - e - ] [ a ) τ= R = a ( 0 - β= 2 [ 10 - 3 e - ix = o . 2 - = Ino . 2 ∴ 1 = lno . a = [ 2 a 1 o - 3 ] 110 , 2 [ b ) [ e ) ε ( = Ee - = 39 - π I ( t ) = I . ( 1 - e - e ) τ= R = I ( 250 k ( 0 - 6 ] = ( 1 - e - * 0 - 325 . a ( 0 - 0 ) = 3 ( 1 - e 25 a 0 - 3 ) A E . [ 0 . 2 ] = 23 e - * 9 K 0 ) = 3 e - * . ..PAGE:34 " ! . I , , 문제 이해 t = 0 일때 스위체를 닫아서 전류를 흘려보냄 , 시간이 지남에 따라 유도기에 흐르는 전류는 철천히 삼승함 [ n ] 인덕터 내의 천류 상황을 분석해보자 . t < 0 일때는 전류가 아예 없다 . 즉 UIt ) = 이다 . 그렇다면 t = o t 일때 , 유도기는 순간적으로 작동하지 않기 때문에 닭어 I [ t ) = 0 이다 . 미뜻은 유도기에서는 자체 유도기전력을 만들지 않으며 마치 열린 스위체처럼 유도기에는 전류가 흐르지 않는다는 뜻이다 . I , = I 2 따라서 t → ot 일때는 우리는 왼쪽회로만 보봐주면 된다 . - IR - IR = 0 I = z t → ⑧ 된다면 유도기는 도선처럼 바뀌게 되어 저항이 없어진다 . 정상전류의 값부터 구해보자 . 고리규칙 : E - I , R - 2 I 3 R =∞ , E - I , R - IzR = 0 분기점규칙 : I , = I 2 + Ial
일반 물리학 및 실험 2실험담당 교수 : 교수님담장 조교 : 조교님조학번 학과 이름1. 실험 제목등전위선과 전기장2. 실험 목적도체판(또는 전해질)에 전류를 흐르게 하여 그 위에 등전위선을 그리고, 전기장과 등전 위선에 관한 성질을 이해한다3. 이론전하의 주위에는 전기장이 존재하는데, 양(+)의 전하의 경우에는 전하로부터 나오는 방향으로, 음(-)의 전하의 경우에는 전하로 들어가는 방향의 전기장이 존재한다. 자세히 말하면 전하 q의 입자가 전기장 내에서 힘 F를 받을 때, 그 점에서의 전기장을 E = F / q 로 정의한다. 전기력선은 전기장을 표현하기 위한 가상의 선으로, 양의 단위 전하가 따라가는 경로를 보여준다. 한 점에서의 전위는 단위 전하당 위치에너지로 정의되며, 같은 전위를 갖는 점들을 연결하면 3차원에서는 등전위면을, 2차원에서는 등전위선을 형성한다. 등전위면 위에서 전하를 이동시키는 데 필요한 일은 0이므로, 해당 면의 접선 방향에는 전기장 성분이 없다. 따라서 임의의 점에서의 전기장의 방향은 그 점의 등전위면에 수직이고 같은 이치로 전기력선 역시 등전위면과 항상 수직 관계에 있다.. +Q의 점전하와 –Q의 점전하 가 아래 그림과 같이 공간에 나란히 놓여있을 때는 아래 그림과 같이 전기력선(실선)과 등전위면(점선)을 그릴 수 있다.물체 주변의 각 점의 전위를 측정하여 등전위선(면)을 알면 그 주변의 전기장 형성 방향을 추론할 수 있다. 전기장이 일을 하는 것은 전하가 전위의 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 과정다. 따라서 전기력선은 전위가 더 낮은 곳으로 향한다. 전기장 E 의 방향은 해당 점에서 전위가 가장 급격하게 감소하는 방향이며, 이 방향으로의 미소 변위를 nΔs라 할 때, 전기장과 전위 사이의 관계식은 다음과 같다:전기장 E는 등전위선(면)에 수직으로 작용한다. 여기서 n은 등전위면에 수직인 단위 벡터를 나타낸다. 이를 2차원 평면에 대입하여 생각해보면, 전기력선에 수직인 방향에는 전류가 흐르지 않아 전위차가 발생하지 않는다. 이러한 기를 이동하는 과정에서 오차가 생길 수 있다.4) 고려하지 않았던 저항이 존재할 수 있다.저항을 위해 꽂은 기기 내부의 저항까지 고려한다면, 저항 값은 달라질 수 있다. 실험을 하면서 전압을 측정할 때에는 이러한 부분까지 고려하지 못했기 때문에 오차가 생길 수 있다. 실제로 미지저항 값을 우리는 공식에 대입하여 구하였기 때문에, 이는 저항선, 기기 내부의 저항 등 다양한 부분에서의 저항을 고려하지 않은 것이다.이러한 오차들의 개선방안은 다음과 같다.1) 지점마다 저항선의 차이가 존재하는 경우에 대해서는 저항선의 팽팽함을 일정하게 해주는 것이 중요하다. 지지대 막대에 가까이 갈수록 팽팽함의 정도가 달라져 저항값에 영향을 끼칠 수 있기 때문에 실험을 하기전에 저항선의 당김을 미리 확인하고 실험을 진행하면 오차를 보안할 수 있다.2) 기기를 저항선 위에서 밀 때, 마찰을 없애는 것이 가장 좋지만, 마찰력을 완전히 없애는 것은 불가능하기 때문에 마찰을 최소화해야 한다. 기기를 밀 때 최대한 힘을 가하지 않고 일정한 속도로 움직이면 마찰을 줄이고 생기는 열을 줄일 수 있을 것이다.3) 측정 오차에 대해서는 어느 정도 수용할 필요가 있다. 사람의 시각으로 아주 정확한 길이를 측정할 수 없기 때문에 이경우에는 측정기기를 이용할 수 있다면 측정기기를 이용하여 비교적 정확한 값을 구할 수 있다. 혹은 눈금이 더 작은 자를 이용하면 오차를 줄일 수 있다.4) 고려하지 않은 부분들의 저항에 대해서는 저항선의 저항 정도를 미리 알아보고 저항기등의 사양을 미리 살펴보고 확인하고 실험값에 반영한다면 오차를 줄일 수 있을 것이다.② 전류 밀도 와 비저항 ρ의 단위-전류 밀도는 도체를 흐르는 전류를 유선에 직각 방향의 단면적으로 나눈 것을 전류 밀도라고 한다. 그러므로 그 단위는 이다.-비저항은 어떤 물질이 전류의 흐름에 얼마나 거스르는지를 나타내는 물리량이다. 이므로 단위는 MKS 단위계에서 이다.8. 참고문헌-한양대학교 물리학과 물리교재 연구실, , 한양대학교출판부(2017), p.1저장된 전기에너지에 대해 생각해본다. 방전이 시작되고 시간이 일 때 축전기에 저장된 에너지를 처음 값과 비교하시오.축전기에 저장된 전기에너지는로 주어진다. 방전 과정에서 전압은이므로, 에너지는이다.시간이 일 때,가 된다.즉, 시간상수 τ가 지났을 때 축전기에 저장된 에너지는 초기 에너지의 약 13.5%만 남게 된다.이는 전압이 감소함에 따라 에너지가 전압의 제곱에 비례하여 더 빠르게 감소하기 때문이다.실험 1의 전류 또는 전압 데이터를 exponential fitting하여 시간상수를 구하고, τ=RC로 계산한 값과 비교하시오.실험 1에서 얻은 전압(또는 전류) 데이터를 지수함수 형태로 curve fitting하였다. 이때 지수항의 계수 는에 해당한다.fitting 결과 이었으며, 이를 통해 구한 시간상수는이다.이는 이론적으로 계산한 시간상수 와 매우 근접한 값으로, 실험 결과가 RC 회로의 이론적 모델을 잘 따르고 있음을 확인할 수 있다.8. 참고문헌『실사구시의물리학』,한양대학교출판부(2017), p.166~1761. 실험 제목음극선의 편향2. 실험 목적음극선관을 이용하여 전기장에 의한 전자의 편향 현상을 실험을 통해 직접 확인한다.3. 이론열전자가 방전관의 음극에서 가열되면, 이들 전자는 연속적으로 방출한다. 이렇게 발생한 연속적인 전자들은 고전압으로 가속되어 음극선을 형성하게 된다. 이러한 음극선은 다양한 작용을 수행하는데, 먼저 형광물질에 부딪치면 형광 작용을 일으켜 빛을 내거나, 사진 필름과 상호작용하여 감광시키는 역할을 한다. 또한 기체를 통과할 때에는 기체 분자를 이온화시키는 능력을 갖고 있다. 음극선은 금속 표면에 충돌하면, 그 표면의 금속이 전자의 에너지를 흡수하여 가열되는 현상을 일으킬 수 있다. 더욱이 때로는 금속 표면에서 전자기선인 X선을 방출하기도 한다. 이러한 특성은 음극선이 물질과 상호작용함에 따라 다양한 결과를 초래한다. 전자의 이동에 의한 에너지 전달은 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 한다. 형광 등에 의한 빛 발생은 조명 및 회로 내에 유발되는 기전력의 크기는, 회로를 관통하는 자기선속의시간적 변화율에 비례한다.3-3. 상호유도그림 14-2에서 1차 코일에 시간에 따라 변하는 전류가 흐르면 자기장이 1차 코일에 형성된다. 이 자기장의 변화에 의해 이웃한 2차 코일 내부의 자기선속이 변화하게되고 유도기전력이 생겨 2차 코일에 전류가 흐른다. 이렇게 한 코일에 흐르는 전류의 변화가 인접한 다른 코일에 기전력을 유도하는 현상을 상호유도라고 한다.3-4. 1차 코일 내부의 자기장여기서 n1은 단위 길이 당 감긴 코일의 횟수를 뜻한다. 코일이 충분히 길 경우, 코일 내부의 자기장 세기는 코일 내부의위치와 무관하게 식 2처럼 일정하다.3-5. 2차 코일의 유도기전력여기서 N2는 2차 코일의 감은 횟수이다.4. 실험장비솔레노이드:코일 감긴 횟수 및 직경이 서로 다른 솔레노이드, 도선, 버니어 캘리퍼:솔레노이드 내경 측정, 파워 앰프(Power amplifier)5. 실험 방법4-1. 기기 및 장치 설치① 1차 코일을 Science Workshop의 전원에 연결한다.② 2차 코일에 전압 센서를 연결하고 전압 센서를 Science Workshop의 아날로그채널에 연결한다.4-2. Data-studio 프로그램 설정- Signal output:Signal generator에서 파형, 진폭, 주파수를 조절4-3. 데이터 측정4-3-1. 전류의 크기에 따른 유도기전력① 1차 코일의 내부에 2차 코일을 위치한다.② Signal output에 20 mA, 100 Hz의 교류를 설정한다.③ Start 버튼을 누르고 실험을 시작한다.④ 멀티미터를 이용하여 2차 코일에 유도되는 기전력을 측정하고 기록한다.⑤ 전류의 크기를 증가시키며 실험을 반복한다.4-3-2. 2차코일의 감은 수에 따른 유도기전력① 파워 앰프에 1차 코일을 연결하고 내부에 내경이 약 32 mm이고 감은 수가 500T(번, turn)인 2차 코일을 위치한다.② Signal output에 20 mA, 100 Hz의 교류를 설정한다.③ Start 과정을 반복하여 데이터를 얻는다.(3) 솔레노이드 중심축에서의 자기장 측정앞선 실험 장치에 파워 앰프를 추가하고, 솔레노이드를 잭 위에 올려 전원 장치와 연결한다. 자기장 센서의 선택 스위치를 Axial, 10× 모드로 설정하고, 센서가 솔레노이드의 중심축 끝에 위치하도록 정렬한다.자기장과 전류의 관계를 나타내는 그래프를 설정한 뒤 측정을 시작한다. 파워 앰프의 출력 신호를 사인파(Sine wave)로 설정하고, 진폭은 0.5 V 이하, 주파수는 0.1~0.5 Hz 범위로 조절한다. 전류를 변화시키며 자기장 센서의 출력을 측정하고, 얻어진 자기장–전류 그래프를 선형 적합하여 기울기를 구한다. 버니어 캘리퍼스를 이용하여 솔레노이드의 반경과 길이를 측정하고, 이를 바탕으로 투자율의 실험값과 평균값 및 오차를 계산한다.6. 실험 결과 및 분석(1)직선 도선 주위의 자기장 측정Data (I=5A)도선으로부터의 거리(cm)측정값(G)이론값(G)오차(G)오차율(%)10.570.60.035%20.320.30.026.7%30.310.20.015.0%40.290.150.0213.3%50.220.120.018.3%(2)원형 도선 주위의 자기장Data (I=5A, R=3cm)r=0 (환선의 중심점)r=R (반지름 거리)측정값(G)이론값(G)오차율(%)측정값(G)이론값(G)오차율(%)0.0380.045.0%0.0250.02025.0%0.0412.5%0.02420.0%0.0425.0%0.0215.0%Data (I=5A, R=4cm)r=0 (환선의 중심점)r=R (반지름 거리)측정값(G)이론값(G)오차율(%)측정값(G)이론값(G)오차율(%)0.0260.0313.3%0.0430.0343.4%0.0293.3%0.04240.0%0.03516.7%0.03930.0%*원형 도선 중심축을 따라 측정한 자기장 분포 그래프(3)솔레노이드 중심축에서의 자기장 측정코일1코일2길이(L)9cm9cm반경1.5cm1.6cm단위길이당 감긴 횟수(n)164m⁻¹298m⁻¹측정된 투자율(×10⁻⁶ T·m/A)1.θ는 0
1. 빅데이터의 [크다big]에 대한 설명으로 옳은 것은?
1) 온오프라인 데이터 수집과는 관계가 없다.
2) ‘정형화된 데이터가 크다’는 의미에 한정된다.
3) 비정형화된 데이터가 많다.
4) 비정형화된 데이터와는 관계가 없다.
2. 스마트시티에 대한 설명으로 옳은 것은?
1) 스마트시티는 도시교통 및 건설분야에만 해당된다.
2) 스마트시티에 대한 개념은 정의하는 기관마다 상이한 부분이 있지만, 그럼에도 불구하고 지속가능한 도시를 추구한 다는 점에서 공통점을 찾을 수 있다.
3) 스마트시티는 해외에서만 크게 관심을 받고 있는 분야이다.
4) 스마트시티에 기술적 혁신은 필요하지 않다.