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일반물리학실험 - 축전기의 충전과 방전

Ⅰ. 실험목적 본 실험을 통해 축전기의 충전과 방전 과정을 관찰하여 축전기의 기능을 알 수 있다.Ⅱ. 실험원리 1. 축전기 축전기는 콘덴서라고도 하며, 두 도체 판에서의 정전기 유도 현상을 이용하여 대전된 전하를 모아두는 장치를 말한다. 두 도체 판 사이에 두고 전압을 걸면 음극에는 (-)전하가, 양극에는 (+)전하가 같은 크기로 모인다. 이때 모이는 전하량 는 두 도체의 전위차 에 비례한다. 축전기의 전기용량 는 두 도체 사이의 전위차의 크기에 대한 도체의 전하 크기의 비율로 정의된다. 이때 평행한 축전기의 경우 축전기의 전기용량은 판의 넓이 에 비례하고 판 사이 간격에 비례한다.축전기는 이런 원리를 이용하여 전자회로에서 전하를 충전하거나 방전하는 역할을 한다. 축전기에 직류전압을 가하면 전하가 완전히 충전될 때까지 아주 짧은 시간 동안 전류가 흐르고 더 이상 전류가 흐르지 않는다.2. 축전기의 충전 과정 그림 1과 같은 축전기, 저항, 기전력 장치로 구성된 직렬 회로를 생각하자. 축전기가 초기에 충전되지 않았고 스위치가 열려 있으면 회로에는 전류가 흐르지 않는다. 시간 t=0일 때 스위치를 충전 쪽으로 닫으면 전류가 회로에 흐르기 시작하여 축전기에 충전이 된다. 시간 t일 때 축전기에 충전된 전하가 q라면 이는 전류에 의한 것으로 전하의 시간 변화율은 전류와 같다.축전기의 전하는 축전기에 의 전위차를 만든다. 축전기에 전하가 충전되어 가 되면 회로에는 전류가 흐르지 않게 되며, 이때 충전된 전하량은 가 된다. 시간에 따라 축전기에충전된 전하량, 전위차, 회로에 흐르는 전류를 알아보기 위해 주어진 회로에 Kirchhoff 제 2법칙을 적용하면 다음과 같이 된다.여기에 위의 식을 대입하면 가 된다.

자연과학| 2020.04.06| 11페이지| 2,500원| 조회(226)

부산대, A+, 일반물리학실험, 일물실, 축전기의 충전과 방전

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일반물리학실험- 슬릿에 의한 간섭 및 회절

Ⅰ. 실험 목적 본 실험은 단일 슬릿과 이중 슬릿에 의한 레이저광의 회절 및 간섭무늬를 관측한다. 이로부터 슬릿의 간격과 폭을 측정하고 빛의 성질인 간섭과 회절을 이해한다.Ⅱ. 실험 원리 1. 레이저광 가시광을 발생시키는 레이저로 실험실에서 가장 많이 사용되는 것은 He-Ne 레이저(파장 632.8 nm)이며, 출력이 큰 레이저로는 Ar-Ion 레이저(파장 476.5 nm, 488.0 nm, 514.5 nm)가 많이 사용된다. 이 실험에는 다이오드(diode) 레이저(파장 650 nm)를 사용한다. 레이저광선의 중요한 특성 중 하나는 단색성, 즉 단일 파장의 빛을 내보낸다는 것이다. 태양광선을 프리즘에 통과시키면 무지개색의 스펙트럼이 생기는 것에 비해, 레이저광선은 단 하나의 색을 띄는 빛, 단색광을 내보내기 때문에 원하는 특정한 물체에만 반응하게 할 수 있다. 또한, 레이저광선은 간섭성이 아주 크다. 전등 빛은 원자가 제각각 독자적으로 빛을 내는, 간섭성이 적은 빛인 반면, 레이저광선은 이웃한 원자들이 서로 긴밀한 관계를 가지고 있어 전체 원자가 일사분란하다. 또 다른 레이저광의 특성은 직진성이 좋다는 것이다. 레이저 광선은 퍼지지 않고 가느다란 빛으로도 평행하게 멀리 나아간다. 직진성이 적은 전등 빛은 쉽게 퍼지기 때문에 전구에서 멀어지면 빛의 세기가 급격히 줄어드는 반면, 레이저광선은 거리가 아무리 멀어도 빛의 세기가 거의 줄어들지 않는다. 이 때문에 거리, 위치 등을 측정하는 장비에서 활용도가 높다. 레이저 광은 빛의 강도와 가간섭성이 크고 단색성과 평행성이 좋으므로 빛의 간섭 및 회절의 실험에 적합하다. 2. 간섭 둘 또는 그 이상의 파동이 서로 만났을 때 중첩의 원리에 따라서 서로 더해지면서 나타나는 현상을 간섭이라고 한다.파동들 사이의 위상 차이가 0일 때는 파동의 마루와 마루, 혹은 골과 골이 만나 진폭이 더욱 커지는 보강 간섭이 일어난다.

자연과학| 2020.04.06| 10페이지| 2,000원| 조회(140)

부산대, A+, 일반물리학실험, 일물실, 슬릿에 의한 간섭 및 회절

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일반물리학실험- 전류가 만드는 자기장 평가A+최고예요

Ⅰ. 실험목적 교류 전류가 흐르는 도선에서 발생하는 자기장을 탐지 코일에 유도되는 기전력을 측정하여 구한다. 이로루터 직선 도선, 원형 도선 주변 및 솔레노이드 내부의 자기장 세기의 분포를 구하고 패러데이 유도 법칙과 비오-사바르 법칙에 대해 배운다.Ⅱ. 실험원리 1. 앙페르 법칙 외르스테드의 실험에 의해 전류가 흐르는 도체는 자기장을 만들어 낸다는 것이 입증되었다. 이 자기장과 전류 사이의 관계를 표현하는 식이 앙페르의 법칙이라고 한다. 자기장을 생성하는 전류를 라고 하고, 이 전류로 인해 생성된 자기장 벡터 를 라고 할 때, 전류가 흐르는 도선을 내부에 포함하는 임의의 닫힌 경로를 잡고, 닫힌 경로에 대해 자기장을 선적분하면 다음과 같다. 이를 앙페르 법칙이라고 하고, 이러한 경로를 앙페르 고리라고 한다. 이때, 앙페르 고리에 대한 경로 적분의 방향은 [그림 1]과 같이 오른나사 법칙에 따른다. 전류의 방향을 오른손 엄지로 가리킨 상태에서 나머지 네 손가락으로 도선을 감아쥘 때 네 손가락이 가리키는 방향이 경로 적분의 방향이다.2. 비오-사바르 법칙 비오-사바르 법칙은 전류가 흐르는 도체와 자석 사이에 작용하는 작용하는 힘을 조사해서 자기장을 생성하는 전류로써 공간 내의 자기장을 표현한 것으로, 정상전류가 흐르고 있는 도선 주위의 자기장의 세기를 구하는 법칙이다. 비오-사바르 법칙을 통해 도선 밖의 한 점에서의 자기장의 세기는 회로 안의 작은 면적의 자기장의 벡터합으로써 구할 수 있다. 이를 식으로 표현하면 다음과 같다.3. 전류가 만드는 자기장 도선의 종류에 따라 다음과 같이 세 가지 경우로 나눌 수 있다.1) 직선 도선에 흐르는 전류가 만드는 자기장 일정한 전류 가 흐르는 무한히 긴 직선 도선에서 거리 만큼 떨어진 지점에서의 자기장 를 구하기 위해 앙페르의 법칙을 이용할 수 있다.

자연과학| 2020.04.06| 10페이지| 3,000원| 조회(324)

부산대, A+, 일반물리학실험, 전류가 만드는 자기장, 일물실

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일반물리학실험 - 스넬의 법칙

Ⅰ. 실험목적 본 실험을 통해 백색광과 사각 프리즘을 사용하여 빛의 굴절에 대한 스넬의 법칙을 이해한다. 나란한 광선을 얇은 볼록 렌즈와 오목 렌즈에 입사시켜 광선의 진행 경로를 관찰한다. 이로부터 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 차이점을 배운다.Ⅱ. 실험원리 1. 스넬의 법칙 매질에 따라 파동의 진행 속력이 달라짐으로 인해 서로 다른 매질의 경계면을 통과하는 파동의 진행 방향이 바뀌게 되는 현상을 굴절이라고 한다. 굴절각 는 두 매질의 특성에 따라 다르며 입사각과 와 같은 관계를 갖는다. 이때, 매질의 굴절률 n을 다음과 같이 정의한다. 파동이 한 매질에서 다른 매질로 진행할 때, 속력은 변하지만 주파수는 변하지 않는다. 빛의 파동이 한 매질에서 다른 매질로 진행할 때 주파수 역시 일정하다. 따라서 빛이 진행하는 매질 1과 매질 2에서 를 얻을 수 있다. () 이 식을 굴절률의 정의를 이용하면 를 얻는다. 이를 입사각과 굴절각의 관계에 적용시키면 다음과 같다. 이를 스넬의 법칙이라고 하며, 굴절각은 입사각과 물질의 굴절률에 따른다는 것을 나타낸다. 빛의 굴절률은 빛의 진동수에 따라 달라지므로 주어진 각으로 물질에 입사하는 백색광은 구성 성분의 진동수에 따라 다른 색으로 분리되어 제각기 다른 각도로 굽어진다. 빛이 굴절률이 큰 물질로부터 굴절률이 작은 물질의 경계면으로 진행할 때, 굴절각이 입사각보다 커지고, 입사각이 어떤 임계각보다 크면 빛이 경계면을 투과하지 못하고 모두 반사하는데, 이를 전반사라고 한다. 특정 입사각을 임계각()이라고 하고, 이때의 굴절각은 90°이다. 입사각이 정확히 임계각과 같아서 굴절각이 90°가 되면 스넬의 법칙은 다음과 같다.2. 얇은 렌즈의 초점 거리 렌즈의 두께가 물체와의 거리, 상과의 거리 및 렌즈 굴절면의 곡률 반지름보다 매우 얇에서 렌즈의 두께 효과를 무시할 수 있는 렌즈를 얇은 렌즈라고 한다.

자연과학| 2020.04.06| 9페이지| 3,000원| 조회(308)

부산대, A+, 일반물리학실험, 스넬의 법칙, 일물실

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일반물리학실험 - 유도기전력

Ⅰ. 실험목적 시간에 따라 크기가 변하는 자기 다발 속에 코일이 놓이면 기전력이 유도된다. 이 유도 기전력이 자기장의 크기, 코일의 단면적 및 코일의 감은 횟수에 따라 어떻게 변하는지를 측정하여 패러데이 유도 법칙을 이해한다.Ⅱ. 실험원리 1. 패러데이 유도 법칙(전자기 유도) [그림 1]과 같이 고리 모양의 도선으로 만들어진 코일을 통과하는 자기장이 시간에 따라 변할 때, 코일에 전류가 유도되는 현상을 전자기유도, 즉, 패러데이의 전자기 유도 법칙이라고 한다. 패러데이는 코일을 통과하는 자기선속의 시간에 따른 변화가 코일에 유도기전력을 발생시키기 때문이라고 설명했다. [그림 1]에서와 같이 자석과 고리 사이에 상대적인 움직임이 있을 때, 고리에 전류가 만들어진다는 것을 알 수 있다. 이 전류를 유도 전류라고 하며, 유도 기전력에 의해 만들어진다. 이를 통해 자기장의 변화에 따라 전류가 생성됨을 알 수 있다. 단, [그림 1]의 두 번째 그림에서 자석이 정지하였을 때 유도 전류가 흐르지 않는 것과 같이, 일정한 자기장은 전류를 생성할 수 없다. 자기선속이 시간에 따라 변할 때 기전력이 회로에 유도된 것을 식으로 나타내면 다음과 같다.2. 유도 기전력 전지와 같은 전원에 의해 생성되는 전위차, 즉, 도체의 양끝에서 일정한 전위차를 계속해서 유지시킬 수 있는 능력을 기전력이라고 한다. 특히, 전자기유도 현상에 의해 발생되는 기전력을 유도기전력이라고 한다. 고리 모양의 도선인 코일을 통과하는 자기선속이 시간에 따라 변화하면 코일에 유도전류가 흐르게 되는데 이것이 바로 유도 기전력에 의한 것이며, 유도기전력의 크기와 방향은 패러데이 전자기유도 법칙을 이용하면 결정할 수 있다. 매우 긴 이상적인 솔레노이드 내부의 자기장 는 흐르는 전류 와 단위 길이당 감긴 횟수 에 비례하며 로 나타낸다. 여기서 은 진공에서의 투자 상수이며 그 값은 T·m/A이다. 코일을 지나는 자기선속 가 시간에 따라 변화할 때 코일에 유도 기전력이 발생한다.

자연과학| 2020.04.06| 10페이지| 3,000원| 조회(540)

부산대, A+, 일반물리학실험, 유도기전력, 일물실

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