한국에서의 원자력 지속가능 보고서 Sustainable Design 1목 차 목 차 2 주제선정 및 정의 1-1. 지속가능발전의 정의 1-2 . 원자력 발전 정의 및 현황 2 . 업무영역 2-1. 업무영역 소개 3 . 지속가능성 평가 3-1. 평가모델 설정 및 제시 3-2. 평가모델을 이용한 평가 과정 3-3. 평가 결과 4. 기술 철학적 사고 4-1. 세계관과 원자력 발전의 관련성 4-2. 원자력 지속가능성 평가 영향 분석 5. 평가모델의 적용 5-1. 원자력 발전 적정기술평가 6. 결론3 1 . 주제선정 및 정의 1 -1. 지속가능발전의 정의 1-2 . 원자력발전 정의 및 현황01. 주제선정 및 정의 정의 지속가능발전의 정의 4 환경을 보호하고 빈곤을 구제하며, 장기적으로는 성장을 이유로 단기적인 자연자원을 파괴하지 않는 경제적인 성장을 창출하기 위한 방법들의 집합을 의미한다 . 1-1 . 지속가능발전의 정의 1-2 . 원자 력 발전 정의 및 현황 ‘ 미래 세대 ’ 가 그들의 필요를 충족시킬 능력을 저해하지 않으 면 서 ‘ 현재 세대 ’ 의 필요를 충족시키는 발전01. 주제선정 및 정의 정의 원자력 발전이란 ? 1-1 . 지속가능발전의 정의 1-2. 원자력 발전 정의 및 현황 출처 : 원자력발전의 원리 _ 네이버 _ 블로그 http://blog.naver.com/weizmann_why/221106367018 5 원자로 안에서 핵분열 연쇄반응을 통한 발생한 에너지로 물을 끓여 발생시킨 수증기로 터빈발전기를 돌려 전기를 생산하는 방식을 말한다 .6 01. 주제선정 및 정의 현황 원자력 발전의 국내 현황 1-1 . 지속가능발전의 정의 1-2 . 원자력 발전 정의 및 현황 ( 출처 : 한수원 – 지속가능경영보고서 _2016) 현재 24 기의 원자력발전소와 21 기의 수력발전소 , 16 기의 양수발전소 등을 운영하고 있으며 , 총 설비용량은 27,039MW 에 달한다 . 그 중 원자력발전의 설비용량 은 21,716MW 로 국내 점유율 21.44% 를 차지하며 국내 전력 생산의 중추적 역할 을 하고 있다 .7 01. 주제선정 및 정의 정의 원자력발전 현황 분석 : Present Needs 1-1 . 지속가능발전의 정의 1-2 . 원자력 발전 정의 및 현황 Fuel Efficient Generate Plenty of Electricity Affordable Price of Electricity Eco Friendly 원자력 발전의 여러 가지 자료를 참고하면 , 풍부한 전기량 , 저렴한 전기료 , 연료대비 효율적이고 환경 친화적인 전기 생산을 대표적인 현 재 세대의 Needs 라는 결론을 내릴 수 있다 . 한수원 - 지속가능경영보고서 (2009~2016)01. 주제선정 및 정의 정의 원자력발전 현황 분석 : Future Needs 1-1 . 지속가능발전의 정의 1-2 . 원자력 발전 정의 및 현황 8 통계청 환경안전인식 통계자료 , IEA 세계 에너지 현황 및 장기 전망 환경 문제에 대한 안전인식 전망 :10 점 만점 , 안 전 인식도가 10 에 서 멀어질수록 응답자의 위험 인식 척도가 높음 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2010 년에 비해 2016 년의 환경안전 인식도가 년도를 거듭할 수록 떨어지고 있는 추세이다 . 2016 년을 기준으로 빈번한 자연재해와 관련 한 사고들이 일어나게 되면서 안전 인식도가 계속해서 낮아지고 , 자원 매장량도 대체적으 로 줄어들 전망이기 때문에 , 미래 세대의 Needs 는 자연재해나 인적 사고에도 안전성이 보장되며 , 한정된 자원을 효율적으로 사용해 투입대비 산출이 큰 최적화 된 전기 발전 시스템이라 할 수 있다 .01. 주제선정 및 정의 정의 Definition Of Common Needs 9 Future Needs 친환경적인 전기 생산 안전한 전력 생산 충분한 전력 생산 Present Needs10 2 . 업무영역 2-1. 업무영역 소개02. 업무영역 업무영역 분야별 세부 업무 2-1. 업무영역 소개 11 핵분열을 통한 전기생산 저렴하고 질 좋은 전기 를 안정적으로 사용자에게 전달 환경 친화적인 전기생산 사회적 영향을 끼침 원자로 안전관리 재해 방지 인프라 확보 실시간 모니터링 전력 생산 후 생성된 핵 폐기물 안전폐기 지속적인 냉각수 공급 방사능 지수 실시간 공시 원자로 안전 폐쇄 저탄소 녹색 성장 경제적 에너지 생산 일자리 창출 부지 제공 지역에 복지 , 문화시설 제공짓 12 3 . 지속가능 평 가 3-1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석03. 지속가능 평가 지속가능성 평가 국가 지속가능발전지표를 이용한 평가 13 출처 : 국가 지속가능성 평가보고서 -http://ncsd.go.kr/app/sub02/84.do 사회 , 환경 경제분야의 각 지표를 토대로 하여 주제와 관련이 없다고 판단되는 지표에는 가중치를 0 으로 두고 관련된 지표에는 가중치를 사용해 표를 작성하고 연도별 비교를 통해 원자력 발전의 지속가능성을 평가하였다 3-1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석03. 지속가능 평가 지속가능성 평가 국가 지속가능발전지표를 이용한 평가 3-1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 14 출처 : 국가 지속가능성 평가보고서 -http:// ncsd.go.kr/app/sub02/84.do, 한수원 지속가능 경영 보고서 2014-2016 한국수자원공사에서 매년 공시하는 지속가능 경영 보고서에서 국가지표 평가에 해당하는 근거로 참고 하여 평가하였다 .03. 지속가능 평가 지속가능성 평가 국가 지속가능발전지표를 이용한 평가 : 환경지표 평가 및 근거 3-1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 15 출처 : 국가 지속가능성 평가보고서 -http://ncsd.go.kr/app/sub02/84.do03. 지속가능 평가 지속가능성 평가 국가 지속가능발전지표를 이용한 평가 : 사 회 지표 평가 및 근거 3-1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 16 출처 : 국가 지속가능성 평가보고서 -http:// ncsd.go.kr/app/sub02/84.do, 한수원 지속가능 경영 보고서 2014-201603. 지속가능 평가 지속가능성 평가 국가 지속가능발전지표를 이용한 평가 : 경제지표 평가 및 근거 3-1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 17 출처 : 국가 지속가능성 평가보고서 -http:// ncsd.go.kr/app/sub02/84.do, 한수원 지속가능 경영 보고서 2014-201603. 지속가능 평가 지속가능성 평가 평가 결과 분석 3 -1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 1803. 지속가능 평가 지속가능성 평가 평가 결과 분석 3 -1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 1903. 지속가능 평가 지속가능성 평가 평가 결과 분석 3 -1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 2003. 지속가능 평가 지속가능성 평가 평가 결과 분석 3 -1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 21 환경 가중치점수비율 2.19 경제 가중치점수비율 1.72 사회 가중치점수비율 1.33 환경 , 경제 , 사회 순으로 가중치 비율이 높게 나타났다 . 지속가능성의 평가 변화 정도가 환경 부분에서 크게 나타났기 때문에 원자력의 지속가능발전성을 환경 요소에 중점을 두고 분석 해야 한다고 결론 을 내렸다 .03. 지속가능 평가 지속가능성 평가 평가 결과 분석 3 -1 . 평가지표를 이용한 평가 3-2 . 평가 결과 분석 22 환경 , 사회 , 경 제 순으로 악화추세 비율 대비 개선추세 비율이 더 크게 나타났다 . 이것을 통해 , 원자력 발전이 지속가능 하다는 잠정적인 결론을 내릴 수 있다 . 개선추세 ( 비율 ) 악화추세 ( 비율 ) 총계 환경 16(94.12%) 1(5.88%) 17 경제 18(85.71%) 3(14.29%) 21 사회 8(88.89%) 1(11.11)%) 9 총계 0 5 47짓 23 4. 기술 철학적 사고 4 -1 . 세계관과 원자력 발전의 관련성 4-2 . 원자력 지속가능성 평가 영향 분석04. 기술 철학적 사고 기술 철학적 사고 세계관과 원자력 발전의 관련성 - ① 인식론 24 4 -1 . 세계관과 원자력 발전의 관련성 4-2 . 평가 결과 분석04. 기술 철학적 사고 25 4 -1 . 세계관과 원자력 발전의 관련성 4-2 . 평가 결과 분석 원자력 발전을 단순 히 기술 그 자체로 평가하는 것이 아니라 그것이 가지고 있는 가치를 고려하는 가치 내재성 기술철학과도 관련된다 . 기존 평가지표에 인간중심관련 지표를 추가하여 그에 따른 영향 분석을 실시하였다 . 기술 철학적 사고 평가 결과 분석 ▲ 추가된 인간중심관련 지표04. 기술 철학적 사고 4 -1 . 세계관과 원자력 발전의 관련성 4-2 . 평가 결과 분석 기술철학 개선과 악화추세를 평가 기준 ( 개선추세 80% 이상일 때 지속가능이라 판단 ) 으로 평가하였을 때 , 이는 인간중심 기술철학이 반영된 평가 결과는 인간이 원자력발전을 지속적으로 이용함에 있어 경제적인 부분에서의 이점을 기대하고 , 실제로 얻고 있다는 것을 보여준다 . 기술 철학적 사고 평가 결과 분석 ▲ 인간중심기술철학 기반 악화 개선 분석표 ▲ 인간중심기술철학 기반 악화 개선 분석 그래 프 39짓 27 5 . 평가모델의 적용05. 평가모델의 적용 평가모델의 적용 적정기술 평가 28 적정기술의 조건 적정기술 평가표 원자력발전은 적정기술 2 가지 조건에만 부합하는 것을 확인할 수 있다 . 원자력발전을 위한 절대적 비용의 크기가 아니라 다른 전력발전 비용과 비교했을 때 상대적으로 적은 비용으로 활용이 가능하다 . 그리고 사회발전에 원자력발전이 준 영향은 원자력발전소와 함께 지어지는 사회보상시설과 원자력발전을 통해 대한민국 국민들이 안정적인 전력 공급을 받을 수 있기 때문에 여러 방면에서 국가 경쟁력이 높아짐을 원자력이 주는 사회공헌이라고 보았다 .짓 29 6 . 결론06. 결 론 결론 결론 30 정량적 평가에서는 개선 , 악화 추세를 중점으로 각 분야별 개선추세가 (80%) 이상을 차지하면 지속가능하다고 판단하였다 .{nameOfApplication=Show}
REPORT일반물리학실험 예비보고서빛의 편광실험과목명학 과학 번이 름교수님제출일1. 실험목적빛의 편광을 이해하고, 경계면에서 빛의 반사 및 굴절에서 나타나는 브루스터 각에 대하여 알아본다.2. 관련이론빛은 전자기파로서 진동하는 전기장 및 자기장 벡터가 진행방향(x)에 수직인 횡파(가로파)이고, 전기장과 자기장도 서로 수직이다. 편광방향은 항상 전기장 벡터의 방향으로 정의한다.x방향으로 진행하는 전자기파의 전기장이y축 방향으로 진동하고 있으며 이때 빛은y방향으로 편광되었다고 말한다.2.1 말뤼스의 법칙일반적으로 빛은 전기장이 사방으로 균일하게 분포되어 있다. 광축에 수직한 방향에 대하여phi 의 각으로 편광자를 두면 편광자를 통과한 빛은 전기장이 수직한 방향에 대하여phi 의 각으로 편광된다. 두 번째 편광자를 광축에 수직한 방향으로 두면, 광검출기에 나타나는 빛의 세기는 두 편광자의 편광축 사이의 각phi 에 따라 달라진다. 첫 번째 편광자를 통과한 선편광 된 빛을 광축에 서로 수직인 두 성분으로 분해할 수가 있다. 두 번째 편광자의 편광방향과 나란한Ecos phi 의 진폭은 가지고 있는 성분만이 두 번째 편광자를 통과하여 광검출기에 입사한다. 투과한 빛의 세기는phi =0일 때 최대이고,phi =90 DEG , 즉 두 편광자가 서로 수직일 때 0이다.입사진폭에 대한 투과진폭의 비는cos phi 이므로 입사 빛의 세기에 대한 투과 빛의 세기의 비는cos ^{2} phi 이다. 따라서I _{max}를 투과된 빛의 최대세기(phi =0일 때)라 하고I는 각phi 에서 투과된 빛의 세기라고 하면I=I _{max} cos phi ^{2}이며, 이를 말뤼스 법칙이라 한다.2.2 브루스터 각편광되지 않은 빛이 유리 표면에 입사하여 반사와 굴절을 일으키는 상태를 보여준다. 빛의 전기장은 입사면에 수직인 성분과 수평인 성분으로 나눌 수 있으며, 무편광 빛에 대해서 이 두 성분의 크기는 같다. 빛이 입사하여 반사와 굴절을 일으킬 때 편광에 따라 반사율과 투과율이 서로 다르다. 그러나 어떤 특정각(theta _{B})으로 입사하면 입사면에 평행인 전기장의 성분은 전혀 반사되지 않는다. 이때의 입사각을 브루스터 각 또는 편광각이라 한다. 입사면에 평행한 성분은 굴절매질 속으로 100% 투과되며 따라서 반사광은 완전히 편광된다. 입사면에 평행인 성분은 모두 굴절되는데, 굴절광은 이러한 평행성분과 수직성분 중 반사되지 않은 나머지 성분의 합으로 되어있다.1812년 David Brewster 경은 이 입사각theta _{B}로 입사하는 빛은 반사광선에는 입사면에 수직한 편광성분만 있고 동시에 반사광선과 굴절광선이 서로 수직임을 알았다. 따라서sin theta _{r} =cos theta _{B}가 된다. 스넬의 굴절 법칙으로부터n _{a} sin theta _{B} =n _{b} sin theta _{r}로,tan theta _{B} = {n _{b}} over {n _{a}}가 된다, 이러한 관계를 브루스터 법칙이라고 한다. 이것은 실험적으로 발견되었지만, 맥스웰 방정식을 사용하여 유도할 수 있다. 만약 입사광선과 반사광선이 공기중을 진행한다고 하면, 근사적으로는n _{a}는 1로 대체할 수 있으며, 브루스터 각도는theta _{B} =tan ^{-1} {n _{b}} over {n _{a}} =tan ^{-1} n _{b}2.3 굴절 및 반사 법칙빛은 광학적 특성이 다른 두 매질의 경계면에서 일부 반사되고, 일부는 굴절되어 다음 매질속으로 들어간다. 반사된 빛과 굴절된 빛의 진행방향은 아무렇게나 정해지는 것이 아니라, 반사법칙과 굴절법칙이라는 규칙에 따라 정해진다. 이 두가지 법칙들은 광학의 기초적인 법칙들로서 두 매질의 굴절률과 경계면의 곡률, 그리고 최초의 입사방향등에 의해서 반사된 빛과 굴절된 빛의 진행방향을 정해준다.BULLET 반사법칙두 종류의 균일한 매질들의 경계면에서 광선이 반사될 때, 반사광선은 입사평면에 포함되어 있으며 반사각은 입사각과 같다. 입사평면은 입사광선과, 입사점에서의 경계면의 법선으로 정해지는 평면을 말한다.BULLET 굴절법칙두 종류의 균일한 매질들의 경계면에서 광선이 굴절될 때, 굴절광선은 입사평면에 포함되어 있으며 굴절각의sine값은 입사각의sine값에 정비례한다. 이 법칙은 Snell 법칙이라고도 한다.두 매질의 경계면이 평면이고 여기에 광선이theta _{i}의 입사각으로 입사될 때에 대하여 반사법칙과 굴절법칙을 보여준다. 두 매질의 경계평면은 지면에 수직이고, 입사광선이 지면에 포함되므로 입사평면은 지면과 일치한다.theta _{r}과theta _{t}는 각각 반사각과 굴절각을 나타내고n _{1}과n _{2}는 각 매질의 굴절률이다.BULLET 반사법칙theta _{i} = theta _{r}BULLET 굴절법칙n _{1} sin theta _{1} =n _{2} sin theta _{t}{sin theta _{i}} over {sin theta _{t}} = {n _{2}} over {n _{1}} =n _{ti}굴절법칙을 표현한 두 번째 식의 우변에 있는, 굴절률들간의 비를 두 매질의 상대 굴절률이라고 하며n _{ti}로 표시한다.n _{1} n _{2}인 경우 상대굴절률은 1보다 작아지고 굴절각이 입사각보다 커지게 된다.2.4 내부전반사굴절률이 큰 매질로부터 작은 매질로 빛은 진행할 때 내부전반사라는 흥미로운 효과가 나타나며, 내부전반사가 일어나는 각을 임계각 이라한다.어떤 특정한 입사각theta _{c}에서 굴절광선이 매질의 경계면에서 평행하게 진행하게 된다. 이때theta _{2} =90 DEG 로 나타낼 수 있고 스넬의 법칙에서n _{2} sin theta _{c} =n _{1}(단,n _{2} >n _{1}인m의)로 나타나며theta _{c} =sin ^{-1} LEFT ( {n _{1}} over {n _{2}} RIGHT )가 된다. (n _{1} =1,`n _{2} =1.49)3. 실험기구BULLET 레이저(무편광), 광검출기, 전압계(또는 S-CA 서버와 랩탑컴퓨터)BULLET 편광자 두 개, 지지대, 레일, 반원 프리즘4. 실험방법4.1 말뤼스의 법칙1. 레이저를 입사시키지 않았을 때, 광 검출기에 나타나는 전압(V _{0})을 측정한다.2. 레이저 앞에 두 개의 편광자를 설치한다.3. 두 편광자의 편광축 간의 각도를 변화시켜가며 광 검출기에 나타나는 전압을 측정한다.
REPORT예비보고서패러데이의 법칙과목명학 과학 번이 름교수님제출일1. 실험 목적자기장 안에서 회전하는 코일을 통하여 전자기 유도현상을 확인하고, 이때 발생하는 전위차를 측정하여 패러데이의 유도법칙을 정량적으로 이해한다.2. 관련이론2.1 패러데이의 유도법칙패러데이의 유도법칙은 회로 내의 유도기전력 ε은 그 회로를 통과하는 자기선속 ΦB의 변화율과 같다는 것이다. 방정식의 형태로는varepsilon =- {d phi _{B}} over {dt}가 되고, 여기서 음의 부호는 유도기전력의 방향이 자기선속의 변화를 방해하는 방향임을 나타낸다. 이것이 패러데이의 유도법칙이다.고리의 단면에 수직한 선이 자기장 B와 각도 ?를 이룰 때 고리면을 지나는 자기선속은phi _{B} = int _{} ^{} {B BULLET dS=hlBcos theta }이고, 고리가 일정한 각속도 ω로 돌고 있을 때 시간 t에서의 고리 방향각 ?는theta = omega t라고 할 수 있으므로 , 이 고리에 이끌린 기전력은 패러데이의 유도법칙에 의해epsilon =NAB omega sin omega t#=v _{0```sin omega t` _{{} _{{} _{{} _{{} _{{} _{{} _{````}}}}}}}}v_{ 0=NAB omega }따라서 진폭에 해당하는v_{ 0}는v _{0} =NAB omega3. 실험기구BULLET 직류전원장치(0-30V, 0-3A)BULLET 페러데이의 법칙 실험장치, 연결도선BULLET S-CA 시스템, 랩탑컴퓨터4. 실험방법4.1 패러데이의 유도법칙1. 실험장치를 준비하고, DC 모터를 직류전원공급장치에, AC 출력단자를 S-CA server 전면의 입력단자 CH A에 연결한다.BULLET 직류전원 공급장치에 연결 (극성에 주의, 붉은색+, 검정색 -)BULLET S-CA 서버의 입력 채널 A(CH A)에 연결BULLET 자석의 방향에 주의2. 직류전원공급장치의 전압조절을 위한 COARSE와 FINE 두 단자 모두 반시계방향으로 끝까지 돌려 놓는다.(직류전원의 출력을 0으로 한다.) 스위치를 켰을 때 전동기가 갑자기 돌아갈 경우 매우 위험.3. S-CA Server의 전원스위치를 켜고 컴퓨터에 연결한 다음, 바탕화면에 있는 I-ca 아이콘을 클릭하여 프로그램을 실행시킨다. 풀다운 메뉴에서 인터페이스분석-스코프보기를 실행.BULLET (주의) : S-CA 서버는 전원을 켠 상태에서 I-CA 프로그램을 실행해야 된다.4. 직류전원장치의 전압조절단자를 이용하여 전동기를 구동시키고, 컴퓨터 화면에 있는 시작버튼을 클릭한 후 스코프 상에 출력되는 화면을 관찰한다. 정상적인 교류 신호가 출력되는지 확인하고, 실험하기 좋은 화면을 설정한다.5. 주기를 측정하기 위해서는 반복되는 파형의 수가 많을수록 더욱 정밀한 값을 얻어낼 수 있으므로 시간간격을 되도록 넓게 잡아준 다음, 두 개의 커서를 이용해 커서 사이의 파형수(주기수)와 시간 간격TRIANGLE t를 화면에서 읽고 표에 기록한다.6. 또 파형의 세로 축은 전압을 나타내며, 파형의 화면을 벗어나지 않는 범위 내에서 최대한 화면을 확대하여 관찰하는 것이 좋다. 평균적인 최대 및 최소 전압값(V _{max} 및V _{min})을 커서를 이용하여 읽고 첨두치 전압(V _{p-p} =V _{max} -V _{min} ) 을 확인한다.7. 과정 5-6에서 얻어진 관찰값으로부터 주기(T= TRIANGLE t/파형수), 각속도(omega =2 pi /T) 및 진폭전압 (V _{0} =V _{p-p} /2)을 계산한다.8. 전동기에 공급하는 전압을 달리하면 유도기전력이 달라지게 된다. 따라서 직류전원 장치의 전압을 달리하여 이와 같은 실험을 5회 이상 반복한다.9. 위에서 구한 각속도와 전압의 그래프를 그린다. 이를 비교하고, 선형적으로 주어지는지 최적직선을 찾고 직선의 방정식을 구해본다.4.2 선택실험1. 실험기기의 출력단자를 DC OUTPUT에 연결, 정상적으로 출력되는지 확인하고 같은 방법으로 각속도와 최대 전압을 측정한다.2. 각속도와 전압의 그래프를 그리고 식과 비교해 선형적으로 주어지는지 확인 한다.3. 자석을 바꾸어서 위의 실험을 반복한다.5. 주의사항BULLET 실험에 사용되는 영구자석은 매우 강해서 자기테이프가 붙은 신용카드나 전자제품을 가까이 둘 경우 손상될 수 있으며, 자석이 서로 붙을 경우 자석이 깨지거나 떼어내기가 어려우므로 사용 시 각별히 주의한다.
REPORT과목명학 과학 번이 름교수님제출일1.실험 목적쿨룽의 법칙은 두 전하의 크기에 비례하고 구 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 나타낸다. 두 전하 사이의 힘을 측정하여 쿨룽의 법칙을 확인한다.2. 관련이론자석은 같은 극을 밀어내고 다른 극끼리는 당긴다는 것을 알고 있다. 전기 현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 전하를 띈 물체를 대전체라고 한다. 이러한 대천체 사이에서도 힘이 작용하며 같은 종류의 전하 사이에는 서로 미는 힘이. 다른 종류의 전하 사이에는 서로 끄는 힘이 작용한다.쿨룽은 이와 같은 전기력이 두 대전체가 띤 전하량과 대천체 사이의 거리에 의해 어떻게 다른지를 실험을 통하여 조사하였다. 전기적 힘의 크기는 두 전하량의 곱에 비례하고 대전체사이의 거리제곱에 반비례한다. 이를 쿨룽의 법칙이라고 한다. 즉, 전기적 힘 F와 전하q ^{1`} ,q ^{2}사이의 정량적인 관계는 다음과 같다.F= {1} over {4 pi epsilon _{0`}} ` {q ^{1} q ^{2}} over {r ^{2}}전기적 힘 상수 1/4pi epsilon 는 8.99TIMES 10 ^{9} N BULLET m ^{2} /C ^{2} `이다.` epsilon _{0} 를`유전``상수라``부르며``값은`8.85 TIMES 10 ^{-12} C ^{2} /(Nm ^{2} )이다.즉, 전기적 힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 r의 제곱에 반비례 하는 것을 나타낸다. 두 전하q ^{1} ,q ^{2}의 부호가 같을 때 이 전기적 힘은 서로 미는 힘이 되고 , 다를 때는 당기는 힘이 된다. 단면적이 A인 두 도체 평행판이 대전되어 d만큼 떨어져 전위차가 V가 되었을 때, 전기적 힘은 다음과 같다.F= {epsilon _{0} AV ^{2}} over {2d ^{2}}3. 실험 기구>>직류 고압 전원장치 ,평행판(크기별 2종)>>절연봉, 전자 저울>>마이크로미터, 줄자4. 실험 방법1. 평행판을 이용한 쿨롱의 힘 측정장치를 설치한다. 이 때 전원장치의 스위치는 OFF 상태로 있어야 한다. 그리고 전원장치의 스위치를 켜기 전에 전압조정 손잡이를 최소로 하여 둔다.2. 전자저울이 수평을 이루고 있는가 확인하고 영점을 맞춘다.3. 전원장치와 평행판 사이에 고압 연결선을 연결한다. 전원장치와 평행판의 접지선을 연결한다.4. 두 평행판 사이의 거리를 측정한다. 두 평행판 사이의 거리가 판 전체에 걸쳐서 일정한가를 육안으로 확인한다. 판이 휘어있거나 평행판 사이의 거리가 다르면 먼저 일정하게 한다.5. 전원 장치의 스위치를 ON으로 하고 전압을 서서히 증가시켜 측정하고자 하는 전압으로 조정한다. 그러면 전압을 변화하는 중에 전자저울의 표시된 값이 달라진다. 이 때 전압과 저울 눈금을 기록한다. 이 변화는 무게가 줄어드는 것을 나타내는 “-” 값을 가진다. 이것은 두 극판 사이에 끌어당기는 힘이 작용하기 때문이다. 이 때 전자저울에서 질량의 변화를TRIANGLE m이라 하면 전기적 힘의 크기는F= TRIANGLE mg이 된다.
REPORT일반물리학실험 예비보고서벡터의 덧셈과목명학 과학 번이 름교수님제출일벡터의 덧셈1. 실험목적 : 한 점에 작용하는 여러 벡터가 평형을 이루게 하여 벡터의 합성과 분해를공부한다.2. 관련이론2.1 두 벡터의 합성측정되는 모든 물리량들은 크게 방향을 갖지 않는 스칼라량과, 방향과 크기를 갖는 벡터량으로 나누어진다. 스칼라량의 덧셈과 뺄셈은 그 값들을 그대로 더해 주거나빼주지만 방향을 가지는 벡터량은 그렇지 않다. 어떤 방향을 가지는 두 물리량A와B를 더한 것을R로 나타낸다. 이때 덧셈을 벡터표시로 하면R=A+B로 나타낸다. 그러나R의 크기R은 코사인 법칙에 의해R ^{2} =A ^{2} +B ^{2} +2ABcos theta ````또는#R ^{2} =A ^{2} +B ^{2} -2ABcos delta로 주어지며,R과A가 이루는 각 ø는tanø= {Bsin theta } over {A+Bcos theta } 가 된다.2.2 벡터의 분해임의의 방향과 크기를 갖는 어떠한 벡터도 둘 이상의 벡터들의 합으로 나타낼 수있다. 임의의 벡터를 직각좌표계의 좌표축 방향의 벡터들의 합으로 나타내었을 때그 좌표축 방향의 벡터들의 크기를 원래 벡터의 그 좌표축 성분이라 한다.벡터R은 벡터R _{x`} `와`R _{y}의 합이 될 때,R _{x`} `와`R _{y}의 크기R _{x},R _{y}는R _{x} =Rcos PSI #R _{y} =Rsin PSI 가 된다. 즉,R ^{2} =R _{x} ^{2} `+R _{y} ^{2} 이고,tan PSI = {R _{y}} over {R _{x}} 이다.2.3 두 개 이상의 벡터의 합성두 개 이상의 벡터의 합성을 구할 때는 각각의 벡터의 좌표축 성분을 구해 합하여주는 방법이 편리하다. 한 벡터A는x성분A _{x},y성분A _{y}의 두 성분 벡터로 분해할수 있고,A가x축과 이루는 각을alpha 라 하면A _{x} =Acos alpha ,````A _{y} =Asin alpha `로 나타낼 수 있으며, 벡터B,C,...에 대해서도B _{x} =Bcos beta ,`````B _{y} =Bsin beta #C _{x} =Ccos gamma ,````C _{y} =Csin gamma로 나타낸다. 그러므로 벡터를R이라 할 때 합벡터의x성분과y성분의 크기R_{ x},R_{ y}는 각각R _{x} =A _{x} +B _{x} +C _{x} +`...#R _{y} =A _{y} +B _{y} `+C _{y} `+`...이므로, 합벡터의 크기R과 벡터R이+x축과 이루는 각psi 는 각각R= sqrt {R _{x} ^{2} +R _{y} ^{2}}#psi =tan ^{-1} ( {R _{y}} over {R _{x}} )가 된다.3. 실험기구 · 합성대, 수준기 · 추 1세트, 추걸이 4개4. 실험방법 : 합성대의 윗면이 수평이 되도록 합성대 위에 수준기를 올려놓고 세 다리의나사를 조금씩 조정한다.4.1 두 벡터의 합성1) 두 벡터를 합성하기 위해 두 벡터A와B를 임의의 값을 선택하여 추를 걸어준다.만약 이때 추걸이를 필요로 하는 추를 사용한다면 벡터의 크기는 추와 추걸이의무게를 합한 값이다.2) 네 개의 추걸이 중 한 개는 빼놓고, 나머지 하나(합 벡터R)에 적당량의 추와 실의각도를 조절하여 두 벡터A와B에 의해 끌리고 있는 고리가 평형이 되도록 한다.합성대 위에서는R의 방향이 이론에 의해 주어지는A와B벡터에 의한 합성력의방향과는 정반대 쪽이다. 따라서 이론값과 비교하기 위해서는 합성대에서 찾아지는각도를 정반대편의 마주보는 각도로 기록해야 함에 주의한다.3) 벡터의 크기R과theta 의 값을 기록하고, 이론에 의한 계산값과 비교한다.4) 이 벡터 도형을 그래프용지(극좌표용지)에 그려 나타낸다. 극좌표용지는 평면에서벡터를 나타내기에 수월하게 만들어진 그래프지이며, 벡터를 화살표로 나타내되,화살표의 길이는 그 벡터의 크기를 나타내므로 용지내에 충분히 그려질 수 있도록적절히 정한다.4.2 세 벡터의 합성1) 세 벡터를 합성하기 위해 세 벡터A,B,C를 임의의 값에서 선택하여 추를걸어준다.2) 나머지 한 개의 추걸이에 추의 무게와 실의 각도를 조절하여 네 개의 벡터들이평형이 되게 한다. 마찬가지로 이론에서 얻어지는 합성력의 방향과 정반대 쪽이