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빛의 회절 예비보고서 평가A+최고예요

예비보고서빛의 간섭 및 회절실험1. 실험목적레이저(Laser)를 이용하여 빛의 특성인 회절과 간섭현상을 컴퓨터 인터페이스를 통하여 정밀하게 관찰하고, 영(Young)의 이중슬릿, 다중슬릿, 격자(Grating)실험 등을 통하여 빛의 파장측정방법 및 격자수 측정 등의 방법을 이해한다.2.이론빛의 간섭간섭이란 두 개의 파동이 서로 중첩되어 어떤 공간에 에너지가 균일하게 분포되지 않고, 어느 점에서는 극대가 되고 다른 점에서는 극소가 되는 현상을 말한다. 간섭을 일으키기 위해서는 두 개 이상의 파동이 같은 속도, 진동수, 파장 및 상대적 위상이 일정하게 유지되어야 한다. 그림에서와 같이 두 개의 슬릿 S1, S2에서 나온 빛의 간섭을 생각해 본다. 슬릿을 통과한 광선은 회절하여 두 개의 구면파가 서로 겹쳐서 진행한다. 입사광선이 단색광이면 이 두파가 스크린 위에 도달할 때(P) 그 위상차에 의하여 밝고 어두운 간섭무늬를 만들게 된다.dsinθ=nλ(n=0,1,2,…) [극대]dsinθ=(n+1/2)λ(n=0,1,2,…) [극소]sinθ=x/√(D2+x2) 이 되므로 실험에서 우리는 D와 x를 측정하여 레이저 빛의 파장λ를 구할 수 있다.빛의 회절광파는 파장이 짧기 때문에 음파나 전파보다 회절이 약하며, 광원은 일반적으로 어떤 넓이를 가지고 있어서 그림자의 테두리가 희미해져 있으므로 회절효과를 분명히 알 수가 없다. 그러나 바늘 끝으로 뚫은 작은 구멍이나 면도칼 끝 등에 수직으로 빛을 조사하면 그림자가 되는 부분에 빛이 들어가 그것이 동심원이나 평행한 명암 무늬로 되는 것을 볼 수 있다.이것은 구멍이나 칼날 끝에서 회절 된 빛이 서로 광행로차가 생겨, 그 길이가 빛의 파장과 같은 정도로 되기 때문에 일어나는 간섭현상의 일종으로서, 일반적으로 이것을 장애물에 의한 빛의 회절상이라 한다.회절발은 이와 같은 회절광의 간섭을 이용하여 빛의 스펙트럼을 얻기 위한 장치이다. 또 빛의 회절은 광학기계 등에 의해서 만들어지는 상을 희미하게 하며, 현미경 등에서 분해능이 제약을 받는 하나의 원인이 된다. 직시광보다 파장이 짧은 자외선을 이용하는 자외선현미경이 보통의 광학현미경보다 높은 분해능을 얻을 수 있는 것은 자외선의 회절이 직시광보다 작기 때문이다.3. 실험 기구컴퓨터, 모니터 및 인터페이스장치, 다이오드레이저 (파장:630-680nm, 출력

자연과학| 2018.12.14| 5페이지| 1,000원| 조회(150)

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빛의 굴절 및 편광실험 결과보고서

결과보고서빛의 굴절 및 편광실험5. 실험결과(1)빛의 직진성1.각도판위의 광선은 직진하는가? 직진한다.2.슬릿으로부터 멀어짐에 따라 광선의 폭과 선명도는 어떻게 변하는가?폭은 넓어지고 선명도는 약해진다.(2)반사의 법칙1.입사각과 반사각을 정의하라.입사각어떤 매질 속을 진행하는 파동이 다른 매질과의 경계면에 도달했을 때 이 경계면의 법선과 이루는 각.반사각파동이 서로 다른 매질의 경계면에서 반사할 때, 그 경계면에 세운 법선과 반사파의 진행방향이 이루는 각.2. 10DEG씩 돌려가며 입사각과 반사각을 기록한다. 각 경우의 입사면은 무엇이며, 반사광선은 입사면내에 있는가?입사면은 만능거울의 면이고 반사광선은 입사면내에 있다.입사각(i)10DEG20DEG30DEG45DEG반사각(r)10DEG20DEG30DEG45DEG(3)빛의 반사와 굴절1. 굴절광선은 입사면내에 있는가? 있다2.각 경우의 입사면은 무엇이며, 굴절광선은 입사면내에 잇는가?입사면은 반원통형 렌즈며 굴절광선은 입사면내에 있다.입사면(i)20DEG30DEG45DEG60DEG굴절각(r)14DEG20DEG29DEG36DEG굴절율(n)1.411.461.461.47원통렌즈의 굴절률 (평균) n=1.45(4)빛의 전반사와 분산1.다음의 물음에 답하라.ㄱ.원통렌즈의 어느 면에서 반사가 일어나는가? 입사면ㄴ.모든 입사각에 대해 반사광이 존재하는가? 존재함ㄷ.반사광선은 매질 내에서 반사의 법칙을 잘 만족하는가? 만족한다.ㄹ.모든 입사각에 대하여 굴절광선이 존재하는가? 아니다.ㅁ.입사광선이 변함에 따라 반사광선과 굴절광선의 강도는 어떻게 변하는가?각도가 커질수록 반사광선은 강도가 강해지고 굴절광선은 반대가 된다.ㅂ.빛이 전반사가 일어나는 임계각(theta _{ c})은 얼마인가? 또 이 값으로부터 원통렌즈의 굴절률n= { 1} over {sin theta _{ c} } = , 이 값은 위의 결과와 일치하는가?theta _{ c}=43.5DEG n=1.45 위의 결과와 일치한다.2.천천히 입사각을 변화시키면서 스크린에 굴절된 빛의 색을 관찰한다. 어느 각에서부터 색의 갈라짐이 보이는가? 어느 각도에서 색의 분산이 최대가 되는가? 굴절된 빛에는 어떤 색들이 보이는가?21DEG 38.5DEG빨주노초파남보다 보인다.(5)빛의 편광1. 반사광과 굴절각이 90DEG이 이룰 때 편광각은 얼마인가 55DEG 2.반사광은 완전편광이 되었는가? 어떻게 알 수 있는가?되었다. 원통 폴라이저로 확인가능하다.6. 결과분석이 실험 데이터를 분석한 결과 다음과 같은 결과가 나왔다.일단 첫 번째 실험에서는 빛이 직진한다는 결과가 나왔으며 거리가 멀어질수록 강도가 약하게 나왔다.두 번째 실험에서는 입사각과 반사각이 예상과 같이 똑같이 나았으며 그로인해서 이론과 맞아 떨어진다는 것을 알게 되었다.세 번째 실험에서는 굴절광선이 굴절하며 따라 발생한 굴절각에 따른 결과를 구한 결과굴절률이 1.41, 1.46, 1.46, 1.47로 나왔으면 평균은 1.45로 나오게 되었다.네 번째 실험에서는 각이 커짐에 따라 점점 굴절광선이 사라졌고 그 각은theta _{ c}=43.5DEG, 굴절률은 n=1.45로 위의 결과와 일치한다는 사실을 알게 되었다.마지막 실험에서는 빛의 편광 실험으로 책과 같이 편광이 될 수 있다는 사실을 알게 되었고 그것을 원통 폴라이저로 확인 할 수 있었다.7. 토의 및 건의사항이번 실험은 빛의 성질에 관한 실험이었다.먼저 첫 번째 실험은 빛의 직진성을 확인하는 시험이었으며 실험을 통해서 빛이 직진한다는 사실을 알 수 있었다. 그리고 거리가 멀어짐에 따라서 빛의 강도가 약해진다는 것을 알게 되었는데, 이것은 거리에 따라서 빛이 약해진다는 것을 알 수 있었다. 하지만 이 실험에서는 빛은 직선으로 만들기가 조금 어려워졌으며 빛이 더욱더 약해진 것이 아닌가 하는 생각을 하게 되었다.두 번째 실험은 빛의 반사에 관한 실험으로 이론에서는 입사각과 반사각이 서로 같다는 것을 확인하는 실험이었다. 거기서 실험 결과로 알 수 있었던 사실은 빛은 반사각과 입사각이 같다는 사실이었다. 그러나 각도기가 자세하게 나오지 않았기에 오차가 있었는지 여부를 확인할 수 없었다.세 번째 실험에서는 빛의 굴절률에 대한 실험이었는데 측정한 결과, 굴절률이 1.41, 1.46, 1.46, 1.47로 나왔으면 평균은 1.45로 나오게 되었다. 하지만 같아야 할 굴절률이 조금씩 차이가 나게 되었는데 이것은 아마도 원통 렌즈가 정확하게 만들지 않아서 그러한 것이 아닌가 생각하였다.네 번째 실험은 빛의 전반사와 관한 실험이었다. 실험결과는theta _{ c}=43.5DEG, 굴절률은 n=1.45로 세 번째 실험과 결과가 일치한다는 사실을 알게 되었다. 그리고 책에서 배운 이론과 그대로 일치한다는 사실을 알 수 있었다. 그리고 또한 입사각을 변화시키면서 색을 관찰하니 21DEG에서 빨주노초파남보로 나타나는 것을 확인하였으며, 38.5DEG에서 최대로 퍼지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 보라색부터 사라진다는 것을 확인하였다.마지막 실험인 빛의 편광 실험에서는, 물리 수업시간에서 특정 조건에서 빛이 편광이 된다는 것이었다. 그런데 이것을 이 실험에서 확인 할 수 있었는데, 원통 폴라이저를 이용해서 확인한 결과 160DEG가 편광 되었다는 사실을 알 수 있었다. 그리고 또한 여기서 굴절률을 구한 결과 1.43로 위의 실험과 거의 같다는 사실을 알 수 있었다.이번 실험을 통해서 그간 배우던 빛의 성질을 확인 할 수 있어서 성공적인 실험이라고 생각한다. 그러나 여기서 약간의 오차가 발생하였는데 그 이유는 아마도 빛을 가늘게 만들었는데 서툴렀다, 빛의 실험을 하는데 도구의 불확실도가 높았다, 그리고 우리의 눈으로 실험을 하였기 때문에 오차가 발생할 수밖에 없었다. 그 중에서도 우리 눈의 오차로 인해서 그런 오차가 일어난 것 같다. 그러니 다음부터는 매뉴얼을 제대로 읽고 실험에 대해서 주의를 좀 더 기울여야겠다.

자연과학| 2018.12.14| 5페이지| 1,000원| 조회(166)

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RLC교류(결과)

공학기초물리-실험Report7.RLC 교류회로(결과)1. 실험결과결과레포트(1) R, C, L 회로① 저항(R)만의 회로 ( R=10Ω )입력(최대)전압 V= 5.00 (V), 주파수 f=100(Hz)의 사인파교류전압의 주기(T = 1/f)10(ms)위상차(Δφ )0(ms)최대전류 (Ie)0.480(A)최대전류(이론값 I)0.50(A)오차(%)4.0(%)*오차 = (이론값 I - Ie)/(이론값 I)*100② 콘덴서(C)만의 회로 ( C=100㎌ )입력(최대)전압 V=5.00(V), 주파수 f=100(Hz)의 사인파교류전압의 주기(T = 1/f)10(ms)위상차(Δφ)2.47(ms)오차12.19(%)최대전류 (Ie)0.310(A)최대전류(이론값 I)0.314(A)오차(%)1.27(%)결과보고서*위상차 Δφ = 2.47(ms)={ 1 } over { 4.05 }× T*전류(이론값) I = V / XC = 2πfCV = 0.314(A)*오차 = (이론값 I - Ie)/(이론값 I)*100③ 인덕터(L)만의 회로 ( L=12.7 mH )입력(최대)전압 V=5.00 (V), 주파수 f=2000(Hz)의 사인파교류전압의 주기(T = 1/f)0.5(ms)위상차(Δφ)0.37(ms)오차3.57(%)최대전류 (Ie)0.03(A)최대전류(이론값 I)0.033(A)오차(%)9.09(%)*위상차 : Δφ = 0.37(ms)={ 1 } over { 1.35 }× T*최대전류(이론값) I= V/XL = V/(2πfL) = 0.033(A)*오차 = (이론값 I - Ie)/(이론값 I)*100(2) RLC 공명회로R = 10Ω, L = 12.7 mH, C = 100㎌f(Hz)VRf(Hz)VRf(Hz)VR200.130900.5901300.630300.2001000.6301400.600400.2501150.6441500.580500.3401170.6481600.550600.4201200.6501700.520700.4901250.6461800.500800.5501270.6421900.470f(Hz)VRf(Hz)VR2000.4602700.3302100.4302800.3202200.4102900.3102300.3803000.3002400.3702500.3502600.340① 공명주파수 fe = 120(Hz)② 이론적 공명주파수 f = 140(Hz)③ 오차(%)= (f-fe)/f× 100 = 14.28(%)(3) 리사쥬 도형①f= 100 Hz②f=117 Hz(공명주파수)∴ 공명주파수(117Hz)에서 직선형태의 리사쥬 도형이 나타남을 알 수 있다.2. 결과 및 토의① R, C, L 회로먼저 저항만의 회로를 살펴보면 전압과 전류파형의 주기가 같은 것을 볼 수 있었다. 뿐만 아니라, 두 파형 사이의 위상도 같은 것을 볼 수 있었다. 이론에서I=V/R=V_0 /R sin(omegat)이므로 전류가 기전력에 비례해서 증가하고 감소하기 때문에, 두 파형의 주기가 같음을 알 수 있었고,V=V_0 sin omegat,I=I_0 sin omegat이므로, 주기가 같은 것도 실험이 잘 나타났음을 알 수 있었다.콘덴서만의 회로의 결과를 관찰해보면, 먼저 주기는 전압파형과 전류파형이 같은 것을 알 수 있었다. 그리고 위상차는 전류파형이 전압파형보다 앞 선 것을 관찰할 수 있었다. 그 크기는 90°(=pi/2 rad)만큼 빠른 것을 측정할 수 있었다. 이론에서I=omegaCV_0 cos(omegat)=omegaCV_0 sin(omegat+pi/2)이므로,V=V_0 sin omegat,I=I_0 sin(omegat+pi/2)을 유도 해 낼 수 있다. 즉 이 식에서 전류파형이 전압파형보다 90°위상이 빠름을 알 수 있다. 그러나 우리의 실험을 관찰한 결과 약 12% 정도의 오차가 났다. 오차에 영향을 준 것은 내부에 도선을 통과하며 생기는 저항, 그리고 축전기 내부에 있는 유전율에 의한 오차로 분석된다. 그리고 위 식에서 XC = 1/(wC) = 1/(2πfC)이므로 용량 리액턴스는 C와 f에 반비례 즉, C와 f가 낮아질수록 XC가 증가하므로 I = V / XC에서 볼 수 있듯이 축전기를 통해 전류는 흐르기 어려워진다.인덕터만의 회로를 살펴보면, 다른 파형들과 마찬가지로 주기가 같음을 알 수 있었다. 또한 인덕터만의 회로에서의 위상은 전류파형이 전압파형보다 지연되어 있음을 관찰할 수 있었고, 그 차이는 역시 90°(=pi/2 rad)인 것을 측정할 수 있었다. 이론을 살펴보면I=V_0 /omegaL sin(omegat-pi/2)이므로 위상차가 90°인 것을 알 수 있다. 위상을 지연시키는 이유를 살펴보면 유도 리액턴스를 복소 임피던스로 정의하면 알 수 있다.X_L =jwL 로 정의를 하면I=V/X_L =V/(jwL)=-jV/(2pifL)이므로, 여기서1/j=-j이므로 위상을 90°지연시킨다. 이 실험에서는 역시 3.57% 정도의 오차가 났으나 꽤나 정확하게 실험한 것이라고 할 수 있다. 이번 실험에서 오차에 영향을 미친 요인은 코일의 내부저항 때문이라고 생각된다. 그리고 I= V/XL = V/(2πfL) 이므로 전류의 진폭은 f와 L이 작을수록 커진다. 그런데 인덕터에 직류전압을 가하면 이론상으로는 무한대의 전류가 흐르게 되지만 실제로 코일은 동선을 감아서 만든 것이라서 저항 성분이 있기 때문에 회로 전류가 무한대가 되는 일은 일어나지 않는다. 그리고 XL=wL=2πfL이므로 유도 리액턴스는 f와 L이 클수록 커지고 그에 따른 전류가 감소한다. 따라서 인덕터만의 회로에서 전류는 콘덴서와 반대로 주파수가 높을수록 코일을 통과하기 어렵기 때문에 인덕터는 주파수가 높은 전류를 억제하는데 사용할 수 있는 것이다.② RLC회로 전압 공명곡선RLC회로에서 전류가 최대가 되는 공명점의 주파수는f= 1over{2pisqrt {LC }}이므로, 사용한 회로의 L값과 C값을 대입해보면 공명주파수f=141Hz이다. 한편 공명주파수를 파악하는 다른 방법인 리사쥬도형을 이용한 방법을 생각해 볼 수 있다. 위의 두 개의 리사쥬 도형 그림에서 공명주파수가 아닐때는 파형의 위상차가 존재하여 타원형 그림이 나왔고, 공명주파수(f=117Hz)에서는 두 파형이 동위상이어서 직선형태의 리사쥬도형 그림을 얻을 수 있었다. 이를 통해 실제로 우리가 실험에서 측정한 공명주차수의 값은 117Hz 로 이론값보다 적은 것을 알 수 있다. 이 이유를 살펴보면, LC값이 실제 값보다 실제 실험에서는 크게 작용하였다는 것을 알 수 있는데, 먼저 측정시에 정확한 값의 전압을 측정할 수 없었다는 점을 들 수 있다. 다음으로 내부저항을 무시할 수 없다는 점에서 이런 오차가 생겼다는 것을 생각할 수 있다.질문1) 인덕터의 내부저항 요소는 어떻게 고려해야할까? 또, 내부저항이 0에 가까울수록 어떤 변화가 있는가? 인턱터의 리액턴스에 비하여 내부저항은 무시할 수 있을 정도로 작다. 따라서 내부 저항 요소는 무시할 수 있을 것이다. 또한 내부저항이 0에 가까워진다면 좀 더 정확한 결과를 얻을 수 있을 것이다.

자연과학| 2018.12.14| 6페이지| 1,000원| 조회(167)

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RLC직류(결과)

공학기초물리-실험Report6.RLC 직류회로(결과)1. 실험결과(1) RC 회로상승곡선은 콘덴서가 충전하는 부분이며 하강 곡선은 콘덴서가 방전되는 부분이다.충전시방전시저항(Ω)100100공칭 정전용량()330330t(sec)0.0220.024C()317.39346.24오차(%)3.824.92*Ce = t1/2/(R ln2)오차=(C-C)/C x 100(2) RL 회로직류전압 on직류전압 off공칭 인덕턴스(mH)1212인덕터의 저항(Ω)3.23.2t(sec)0.0001120.000082L(mH)16.6412.19오차(%)38.671.58*L= Rt/ ln2오차 = (L-L)/L ×1002. 결과 및 토의이 실험은 축전기와 인덕터를 직류 전압이 가해질 때 충?방전되는 전압 및 인덕턴스 작용을 그래프로 관찰하고 충전용량 C와 인덕턴스 L값을 구해보는 것이다. 첫 번째 실험은 축전기와 저항이 연결되어 있을 때 직류 전압을 흘려주는 것이다. 축전기가 연결된 회로는 축전기에 의해 회로가 끊어진 것이므로 정상 상태에서는 전류가 흐르지 않는다. 하지만 아주 짧은 시간동안은 전류가 흘러 축전기에 지수 함수적으로 충전을 하게 된다. 첫 번째 그래프가 축전기에서의 전하량을 나타낸다. 처음 스위치가 on될 때는 아주 짧은 시간 전류가 흐르게 되어 축전기의 전하가 충전이 되기 시작한다. 그리고 축전기에 전하가 충전이 다 되면 회로가 끊어져 있으므로 회로에는 전류가 흐르지 않게 되는 것이다. 이로 인해 저항 R에서 흐르는 전류도 0이 되어 하강곡선 뒤에 R에 걸리는 전압은 0으로 표시되는 것이다. 하지만 이 그래프를 통해 직류로 전압을 흘려주고 있다는 것을 증명을 할 수가 있었고 그 값도 4V로 일정하게 나왔다.두 번째 실험인 RL회로 실험에서는 인덕터를 연결하게 된다. 인덕터에서는 전류 증가에 대해 반대의 유도 기전력이 생기기 시작하기 때문에 정상 전류가 유지되기까지는 약간의 시간이 걸린다. 처음에 스위치를 on할 때는 인덕터에 유도 기전력이 생기기 때문에 인덕터에 걸리는 전압은 최대치를 기록하게 된다. 그래프에서 보면 갑자기 인덕터에 걸리는 전압이 상승하는 것을 볼 수 있는데 이는 유도 기전력에 의한 것이다. 하지만 시간이 어느 정도 흐르면(아주 짧은 시간이지만) 인덕터와 저항R의 저항값이 차이가 나기 때문에 대부분의 전압이 저항R에 걸리게 된다. 즉 그래프에서 인덕터에 걸리는 전압값이 거의 0에 가까운 값을 기록할 때 저항R에 걸리는 전압값은 최고치를 기록하고 있다. 마지막 그래프에서는 정확히 5V가 흐르고 있음을 보여주고 있다. 그런데 마지막 그래프에서 RC회로에서와는 달리 그래프가 직사각형이 아니다. 이는 인덕터에서 생기는 유도 기전력에 의한 것이라고 할 수 있다.오차가 생긴 가장 큰 원인은 도선의 내부저항 때문이라고 할 수 있다. 모든 실험값이 도선 내부의 저항에 영향을 받아서 이론값과 정확히 일치하지 않았다. 도선 내부의 저항이 0이되는 물질을 사용하였다면 오차가 훨씬 작아졌을 것이라 짐작할 수 있다.질문 1) 인덕턴스 작용 곡선에서 DC 전압을 ON 하는 경우, [표2] 에서 보는 바와같이 t=0 일때 전압은 V0= 5V 가 되어야 하는데 그렇지 않은 이유는 무엇일까? 또, DC전압을 OFF 하는 경우는? DC 전압을 off 하는 경우가 on 하는 경우보다 처음 전압의 크기가 크며 두 경우 모두 이상적인 5V가 되지 못한다. 위의 그래프를 보면 최대값을 첫 시작점에서 갖지 않는데 이는 인덕터에 전류가 흐를 때까지 약간의 시간차가 생기기 때문이다. 이러한 시간차로 인해 최대값을 어느정도 시간이 흐른 후에 갖는데, 이 때는 시간이 흘렀기 때문에 5V를 갖지 않는다. 또한 전압이 걸리는 순간 생기는 역기전력도 전압강하의 중요한 요인이 된다. 또한 off를 하는 경우에는 시간차가 더 작으므로 on 하는 경우일때보다 최대값이 크게 된다.

자연과학| 2018.12.14| 4페이지| 1,000원| 조회(132)

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공학기초물리-실험Report5.전자기 유도(결과)1.실험 결과(1) 유도 기전력곡선의 면적이 나타내는 값은 시간대에 그 부분의 flux 변화량이다.상단부 면적: 0.0088Vs하단부 면적: 0.0094Vs유출flux=하단부의 면적=0.0094Vs유입flux=상단부의 면적=0.0088Vs-0.0088+ 0.0094 = 0.0006Vs(2)변압기*감은수의 비(권수비) = N₁(외부코일) : N₂(내부코일) = 12.34 : 1① 승압기의 유도전압(피크값) 측정㉠ 코아막대가 있는 경우 ㉡ 코아막대가 없는 경우1차(내부전압)전압 V₁2차(외부전압)전압 V₂승압비율 V₁: V₂코아막대 유0.201.8021 : 9.01코아막대 무0.200.361 : 1.8② 강압기의 유도전압(피크값) 측정㉠ 코아막대가 있는 경우 ㉡ 코아막대가 없는 경우1차(내부전압)전압 V₁2차(외부전압)전압 V₂강압비율 V₁: V₂코아막대 유2.000.12416.13 : 1코아막대 무2.200.04544.44 : 12. 질문 및 답변(1)유도 기전력a) 두개의 막대자석을 같은 방향으로 해서 묶은 다음 낙하시킨다면 어떻게 되겠는가? 또는 다른 극끼리 (S극과 N극) 같이 묶어서 낙하하는 경우는? 두개의 막대자석을 떨어뜨리게 된다면 그래프의 피크의 면적은 커지게 되어 flux의 변화량이 커진다. 그리고 다른 극끼리 같이 묶어서 낙하하는 경우에는 자기장이 없어서 유도기전력이 생기지 않는다.[2개의 자석을 떨어 뜨렸을 때]b)유도전압 그래프에서 최대, 최소, 0 이 되는 부분은 자석이 코일을 통과할 때 각각 어느 위치에 해당될까? 코일에는 유도전류가 흐르는가?: 최대일 때는 자석이 들어갈 때이고, 최소일 때는 자석이 나오기 시작할 때 이다. 전압이 0일 때는 코일 중앙에 자석이 위치할 때이다. 전압이 0일 때는 유도전류가 흐르지 않는다. (V=IR)c)왜 전체 플럭스 변화의 합은 0이 되는가?: 플럭스란 전기력 선속으로서 전속 또는 유전속이라고도 한다. 자기장인 경우 자기력선에 대해서 자기력 선속을 생각한 것에 대응한다. 우선 자석이 들어갈 때, 자석의 자기장에 의해 코일에서 그 자기장을 상쇄시키기 위해 반대로 자기장이 생기고 그것으로 인해 유도 전류가 생기고, 전압이 생긴다. 이 전압은 자석이 코일을 들어가 완전히 빠져나갈 때까지 나타난다. 자석의 움직임으로서 나타난 유도전류가 들어갈 때 나갈 때 + - 로 반대부호 즉 크기는 같으나 방향이 반대로 나타나게 되어 플럭스 변화의 합은 0이 된다. 자기장의 변화의 합 역시 0이 될 것이다.(2) 변압기a) 내부코일이 1차 코일로 사용될 때 전압비는 권수비와 같은가? 발생하는 오차에 대해 어떻게 설명할 수 있는가?: 첫 번째 승압기의 유도전압 측정 실험 결과를 보면 실험에서 측정된 전압비와 권수비가 정확하게 일치하지 않는다. 그러한 오차가 발생하는 원인으로는 우선 코일이 불균형하게 감겼을 가능성이 있다. 이론적으로는 균일하게 감긴 솔레노이드를 가정하였지만, 실제 실험에 이용한 코일은 그 길이가 짧고 전선이 균일하게 감기지 못했다. 또한 내부코일의 외부에서 발생하는 자기장과 외부코일의 내부에서 발생하는 자기장의 중첩을 생각해 볼 수 있다. 코일의 외부에서는 내부와 반대방향의 자기장이 발생하므로 이 두 자기장이 서로에게 영향을 끼쳤을 가능성이 높다. 마지막으로는 에너지 보존 법칙을 들수 있다. 에너지가 완전하게 보존 되는 것이 아니라 열에너지로 나가기 때문에 오차가 생길 수 있다.b) 철심이 내부코일로 부터 당겨질때 2차전압은 왜 변화하는가?: 철심에도 전류에 의해 자기장이 형성되며, 자속을 모아 흘려주는 통로 역할을 한다. 철심의 자속에 대한 저항은 공기에 비해 매우 작으므로 철심이 있을 경우 자속이 새어나가지 않는다. 따라서 철심을 빼내면 내부코일에서 공기 중으로 흩어지는 자속이 많아지기 때문에, 이러한 피드백 효과가 없어져서 유도되는 2차 전압이 변화한다.c) 승압기와 강압기의 경우 각각 철심을 뺄때 어느 경우가 유도전압에 더 큰 영향을 미치는가?: 승압기의 경우 1 : 9.01과 1 : 1.8의 값이 측정되었으므로, 비율이 처음에 비해 다섯배 가량 변화하였다. 그러나 강압기의 경우에는 16.13 : 1의 값이 44.44 : 1로 변화하였으므로, 약 2.5배정도만 변화하는 모습을 보였다. 그러므로 승압기의 경우에 철심의 유무에 따라 유도전압의 변화가 더 커진다.d) 왜 이 실험에서는 직류(DC)전압 대신 교류(AC)전압을 사용했을까? 만약 직류를 사용한다면 어떻게 유도전압을 만들어낼수 있을까?: 유도 기전력을 발생시키기 위해서는 자기플럭스의 변화가 필요하기 때문이다. 교류전기는 주기적으로 전류의 방향이 변하기 때문에 주변의 자기장 플럭스가 바뀐다. 직류전압을 사용하여 유도전압을 만들기 위해서는 물리적으로 도선에게 변화를 주어서, 그에 따른 플럭스의 변화율{TRIANGLE PHI } over {TRIANGLE t}이 변하게 해주어야 한다.3. 결과 분석 및 토의유도 기전력을 구하는 실험에서 사용한 막대자석은 양쪽의 극성이 다르기 때문에 코일에서 가까워질 때와 코일에서 멀어질 때의 그래프의 부호가 서로 다르게 나타났다. 코일에 가까이 다가갈수록 유도전압의 세기가 세져 자석의 끝부분에서 최대값을 가지고, 자석이 코일의 중앙지점에 오면 유도기전력은 0이 되며 다시 반대전압의 기전력이 유도되는 것이다. 이때 상반부의 면적과 하반부의 면적을 더하면 0이 되는데 이를 통해 우리는 두 유도전압이 크기가 같고 방향이 반대인 것을 알 수 있다. 오차의 원인으로 그래프의 모양에서 아래쪽 피크의 면적이 더 넓은데, 그 이유는 중력에 의해 가속도가 붙은 자석 때문에

자연과학| 2018.12.14| 6페이지| 1,000원| 조회(205)

실험, 보고서, 결과보고서, 일반물리학, 일반물리학 실험

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