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실험21 RLC회로

결과보고서실험21 RLC회로학 부 :학 학 번 :이 름 :실험 일자 :제출 일자 :조 이름 :담당 조교 :[1] 측정값실험 1R = 10Ω C = 100㎌f(Hz)()(A)f(Hz)()(A)200.3110.03111801.5910.1591400.5500.05502001.6060.1606600.7890.07892201.5910.1591800.9570.09572401.5760.15761001.1240.11242601.5460.15461201.2680.12682801.5310.15311401.4110.14113001.4560.14561601.5070.1507공진 주파수의 추정 :실험1의 그래프실험2공진 주파수의 계산L의 계산 :실험3실험2의 그래프 실험3의 그래프[2] 토의1. 질문에 대한 토의질문 1. 실험 2와 3에서 각각 측정한 SO와 SO’은 같다고 할 수 있는가? 다르다면 어떤 값을 더 신뢰하겠는가?실험 2에서 S0의 값은 2.094V, 실험 3에서 S0’의 값은 3.012V로 측정 되었다. 약간의 차이가 발생하지만 모두 3V 근처에서 측정되었다. 그러므로 거의 같다고 할 수 있다.SO와 SO’ 값의 차이가 나는 이유는 실험에서 전압을 측정할 때 실험 2에서는 전압센서를 채널A 또는 B와 연결하여 같이 측정을 하였고 SO’는 직접 측정을 하였다. 따라서 SO와 SO’중에서 더 신뢰할 수 있는 값은 SO’이다.질문 2. 전류 대 주파수의 그래프는 공진주파수에 대해 대칭인가 아닌가. 그 이유를 설명하여라.주파수의 변화에 따른 전류의 값을 살펴보면 공진주파수에 전까지 주파수가 점점 증가함에 따라 전류의 값도 증가한다. 하지만 주파수가 공진주파수의 값을 넘어서부터는 주파수가 증가함에 따라 전류의 값은 거의 일정하였다. 실험결과 그래프를 보면 공진주파수에 대해 대칭은 아니라는 것을 확인할 수 있다.인데 여기서 f의 값에 따른이 대칭이 아니므로 전류의 값이 대칭이 아니다질문 3. 공진주파수에서는와가 상쇄하여 회로의 임피던스는 회로의 총 저항과 같다. 실험 3에서 계산한 이 값이 사용한 탄소저항의 오차범위 내에서 같은가, 같지 않은가? 10Ω과 같지 않다면 그 원인은 무엇인가?실험 3에서는 공진조건 일 때 전압과 전류를 측정하였다. 측정하였을 때 전압은 3.012V, 전류는 0.155A로 하여 옴의 법칙을 이용하여 저항의 값을 구해보면 19.43Ω의 값을 갖는다. 실제로 측정한 값은 15.4Ω이고 이론값을 바탕으로 오차를 계산해 보면이다. 탄소저항의 오차범위를 넘었으므로 실험 3에서 계산한 저항이 탄소저항의 값은 다르다. 저항은 탄소 저항뿐만 아니라 회로내의 도선과 같은 모든 저항을 측정하였기 때문에 오차가 크게 발생한 것이다. 또한 축전기와 코일이 회로에서 작용을 하지 않았기 때문이다.이론적으로 공진주파수에서와가 서로 상쇄되면서 회로에는 탄소저항의 저항 값만이 존재해야 영향을 끼쳤을 수도 있다. 즉, 유도리액턴스와 용량리액턴스가 실제로는 서로 상쇄되지 않아서 저항이 더 크게 측정된 것이다.2. 실험과정 및 결과에 대한 검토이번실험은 RLC회로에서 전류를 주파수의 함수로 측정하여 공진현상을 관측하고 실험 자료의 해석과정을 통해 임피던스와 전류, 전압의 관계를 이해해 보는 것이다실험1에서는과 f를 측정을 해보았다. f를 20Hz씩 늘려가며 300Hz까지 했을 때 공진주파수를 확인해 보고 데이터 표를 보고 공진주파수를 예측해 보는 것이다.주파수의 값을 증가시키면서 전압이 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 하지만 어느 순간을 넘어서면서 주파수는 증가하지만 전압이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이때 최댓값을 가질 때의 주파수를 공진주파수라고 한다. 우리가 추정한 공진 주파수는200Hz 이었다. 그리고 주파수에 따른 전류의 변화는 대칭이 아니라는 것을 확인 하였는데 이는 Z(임피던스)가 주파수의 변화에 따른 대칭이 아니었기 때문이다.실험2에는 공진주파수를 찾고=2πf라는 사실과을 이용하여 L의 값을 직접 구해보았으며, 공진주파수에서는 전압과 전류의 위상이 같아지므로 신호발생기의 출력전압와이 위상이 같아야 한다는 조건을 가지고 실제 공진주파수를 찾아보는 것이다.‘RLC회로’에서는 임피던스라는 값은 교류회로에서 전류의 흐름을 방해하는 정도이며 저항이라고 생각하면 될 것이다. 임피던스는 기호로 Z고,이다. 즉 전류의 흐름을 방해하는 정도가 최소가 되므로 전류는 최댓값을 가지게 되는 것이다.는 유도 리액턴스라고 하며 코일에 의한 작용하는 저항의 크기로 볼 수 있으며,이다. 또한는 용량 리액턴스라고 하며 축전기에 의한 저항의 크기로 볼 수 있고,이다.직접 계산한의 값은 1318.84(rad/s)과 나왔고 L의 값은 5.75mH과 나왔다.실험3에서는 공진조건에서의 회로의 총 저항을 측정하는 것이다 신호발생기의 출력전압과 출력전류의 디스플레이를 서로 교환한 후 실험2에서 측정한 공진주파수에서 출력전입과 전류의 진폭을 측정하는 것이다. 측정값은이 나왔고 옴의 법칙을 이용하여 계산한 저항 값은 19.43Ω이 나왔다. 오차는 약 20.74%가 나왔는데 회로내의 도선과 같은 모든 저항을 측정하였고, 축전기와 코일이 회로에서 작용을 하지 않았기 때문이다. 또한 축전기와 코일에서 작용한 저항 때문에 더 작게 측정된 것이다. 또한 유도리액턴스

자연과학| 2013.01.03| 4페이지| 1,000원| 조회(202)

물리학실험, 실험보고서, RLC회로

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실험18 전류와 자기장, lenz의 법칙

결과보고서실험 18전류와 자기장, Lenz의 법칙학 부 :학 학 번 :이 름 :실험 일자 :제출 일자 :조 이름 :담당 조교 :[1] 측정값 및 계산실험1a) 최소전류 :I _{o}= 0.01 A , 회전각: 20 °전 류 :I= 0.3A, N극의 방향(동,서,…) : 서쪽전류의 방향(시계, 또는 반시계 방향) : 시계방향b) 최소전류 :I _{o}= -0.01 A , 회전각: 20 °전 류 :I= -0.3A, N극의 방향(동,서,…) : 동쪽전류의 방향(시계, 또는 반시계 방향) : 반시계방향실험2aR = 10.5 cmN = 200회I(A)측정값 B (G)계산값 B’ (G)0.232.390.454.790.687.180.8109.571.01211.971.21514.361.41716.761.61919.151.82121.542.02423.94B prime = {mu _{0}} over {2} {NU IOTA R ^{2}} over {(z ^{2} +R ^{2} ) ^{{3} over {2}}} `,mu _{0} =4 PI TIMES 10 ^{-7} N/A표준오차 : | 24 - 23.94 | / 23.94 = 0.0025 = 0.25%실험2bz (cm)측정값B (G)계산값 B′ (G)z (cm)측정값B (G)계산값 B′(G)02321.5420-22-21.54251615.8555-16-15.85510108.18010-7-8.1801554.06315-4-4.0632032.16420-2-2.1642521.25125-1-1.2513010.77730-1-0.7773510.511350-0.5114010.353400-0.353I=1.8AI=-1.8A실험3N극을 멀리 이동 : 피크의 전압 V = 0.05 volt코일, 자석의 그림 (유도기전력의 방향 표시)S극을 멀리 이동 : 피크의 전압 V = -0.07 volt코일, 자석의 그림 (유도기전력의 방향 표시) :[2] 토의1. 질문에 대한 토의질문 1. 위에서 측정한 자기장의 방향은 전류의 방향으로부터 예측할 수 있는 자기장의 방향과 일치하는가? 전류의 방향으로부터 자기장의 방향을 기술하는 물리학의 법칙은 어떤 것 있는가?자기장의 방향은 일치한다. 전류의 방향으로부터 자기장의 방향을 설명하는 물리학의 법칙에는 앙페르의 법칙(오른나사의 법칙)과 플레밍의 왼손법칙이 있다. 실험1 결과 값을 보면 지표면과 수직으로 세워진 원형도선에서 전류의 방향이 시계방향으로 흐를 때는, 지표면의 위치에서 자기장의 방향은 서쪽이다. 그리고 반대로 전류의 방향이 반시계 방향일 때에는 지표면의 위치에서 자기장의 방향이 동쪽을 가리키게 된다. 즉, 전류가 시계방향으로 흐를 때는 나침반이 서쪽을, 전류가 반시계방향으로 흐를 때는 나침반이 동쪽을 나타냈다.질문 2. 영점보정을 할 때 자기 센서의 축을 동서방향으로 정렬하는 이유는 무엇인가?지구의 자기장은 남북방향이다. 그래서 동서방향은 지구의 자기장과 수직이기 때문에 지구 자기장의 영향이 최소가 된다. 따라서 지구 자기장의 영향을 줄이기 위해서 자기 센서의 축을 동서방향으로 정렬하여 영점보정을 하는 것이다.질문 3. 위의 그래프에서 이론값의 직선은 실험데이터와 얼마나 잘 일치하는가? 자기장이 전류에 정비례함을 확인하였는가?실험2a 기준으로 평균오차 1.75%정도로 작은 오차를 가지고 있다. 측정값과 계산값 그래프를 보면 직선은 이론값에 의한 그래프이며 점은 실험데이터이다. 직선으로부터 점이 조금씩 벗어나 있긴 하지만 대체적으로 그래프의 형태는 1차형식의 직선을 나타내고 있다. 즉 전류와 정비례하게 자기장의 세기가 증가함을 볼 수 있다. 따라서 자기장과 전류는 정비례관계라라는 것을 확인할 수 있다.질문 4. 자기장이 원형도선 중앙의 값에서 5%이하로 감소하는 거리는 대략 얼마인가?측정값원형도선 중앙에서 자기장의 크기는 23G와 -22G로 측정되었다. 이 값들의 5%는 각각 23G×0.05=1.15G, -21G×0.05=-1.1G이다. 따라서 실험2b의 측정값을 확인하면, 자기장이 원형도선 중앙의 값에서 5%이하로 감소하는 거리는 25cm~30cm사이이다.계산값{mu _{0}} over {2} {NU IOTA R ^{2}} over {(z ^{2} +R ^{2} ) ^{{3} over {2}}} `=0.05 {mu _{0}} over {2} {NU IOTA R ^{2}} over {R ^{3}}z= sqrt {{R ^{2}} over {0.05 ^{{2} over {3}}} -R ^{2}}z=0.264m 약 26cm라고 볼 수 있다.질문 5. 위의 그림들이 Lenz의 법칙과 일치하는지 설명하여라.Lenz의 법칙은 자기장의 변화가 주어지면 이 변화를 최소화시키는 방향으로 유도전류가 흐른다는 내용이다. 회로위에서 N극과 S극이 멀리 떨어진다면 두 가지 경우 모두에서 자기장의 세기가 줄어들 것이다. 그래서 회로에서 자석이 멀리 떨어지게 하지 않기 위해 N극이 멀리 떨어질 때는 회로의 위쪽에 S극이, S극이 멀리 떨어질 때는 회로의 위쪽에 N극이 작용할 것이다. 이에 따라 N극이 멀리 떨어질 경우에는 시계방향으로, S극이 멀리 떨어질 경우에는 반시계 방향으로 전류가 흐르게 되는 것이다.2. 실험과정 및 결과에 대한 검토이번실험은 전류가 흐는 원형도선의 자기장을 관찰하여, 자기장과 전류와의 관계 자기장과 거리와의 관계를 검토하고 원형도선에 외부자기장을 가하고 변화시켜 유도기전력이 발생하는 것을 관찰하는 것이다.실험 1은 자기장의 방향을 측정하는 것이다. 원형코일과 나침반의 지시방향을 비교하여 전류의 방향을 확인하는 것이다. 실험결과 전류와 자기장의 방향은 서로 수직을 이루었다.전류가 0.3A일 때 N극의 방향은 서쪽, 전류가 -0.3A일 때 N극의 방향은 동쪽을 나타내어 전류의 방향이 시계, 반시계방향인 것을 알 수 있었다.나침반이 가리킨 방향(자기장의 방향)은 앙페르의 법칙 또는 플레밍의 법칙으로 구한 자기장의 방향과 일치하였고 전류의 방향이 반대로 변화하면 자기장의 방향 또한 반대 방향으로 바뀌었다. 실험을 통해 전류의 방향과 자기장의 방향이 연관성이 있다는 것을 확인하였다.실험 2는 원형코일 대칭축 위에서의 자기장을 측정하는 것이다. 전류의 세기와 중심축과의 거리를 변화시키며 실험하였다. 전류의 세기를 변화시키면서, 전류의 세기가 증가할수록 자기장의 세기도 증가한다는 것을 확인하였다.실험2a의 그래프는 자기장대 전류의 그래프를 이며 형태가 직선이므로 자기장과 전류의 세기가 비례한다는 것을 뜻한다. 게다가 중심축과의 거리를 변화시킨 실험에서는 중심축에서 거리가 멀어질수록 자기장의 세기가 감소하는 것을 알 수 있었다.실험2b의 그래프는 자기장대 거리의 그래프를 나타낸 것으로 거리가 증가할수록 자기장의 세기는 감소한다는 것을 확인하였으며 자기장과 거리의 관계가 반비례관계임을 알 수 있다. 실험 2의 결과로 전류의 세기가 커지면 자기장의 크기도 또한 커지는 것이며, 중심축과의 거리가 증가하면 자기장의 세기는 감소하는 것이다. 실험결과, 전류의 세기와 자기장은 비례관계임을 확인할 수 있었고 중심축과의 거리와 자기장의 세기는 반비례관계임을 확인하였다.실험 3에서는 회로에 자기장의 변화를 유도기전력의 방향을 알아보는 실험이다. N극과 S극을 각각 멀리 이동시키면서 전압의 세기를 관찰하였다. N극과 S극을 각각 멀리 이동시켰을 때 전압의 부호는 서로 반대로 나타났다. N극을 멀리 이동시켰을 때는 (-)부호가, S극을 멀리 이동시켰을 때는 (+)부호의 전압이 나타났다.즉, Lenz의 법칙에 의해서, 회로위에서 N극을 멀리 이동시키면 위에서 아래로 향하는 자기선속이 감소하며 자기장의 세기의 감소로 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서 이 변화를 줄이기 위해 회로에는 위쪽에 S극이 아래쪽에 N극이 형성되도록 하며 유도 전류가 시계 방향으로 형성된다. S극을 회로에서 멀리 이동시키는 반대의 경우 아래에서 위로 향하는 자기선속이 감소하며 자기장의 세기가 감소한다. 여기서도 또한 변화를 줄이기 위해 회로에는 위쪽에 N극이 아래쪽에 S극이 형성되도록 하며 유도 전류가 반시계 방향으로 흐르게 된다.

자연과학| 2013.01.03| 7페이지| 1,000원| 조회(230)

물리학실험, 실험보고서, 전류와자기장, Lenz의 법칙

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실험17 축전기의충전과방전

결과보고서실험17 축전기의 충전과 방전학 부 :학 학 번 :이 름 :실험 일자 :제출 일자 :조 이름 :담당 조교 :[1] 측정값충전현상1-(V)(s)(s)()검토1/20.51.99510.210.23510.6322.52710.310.335---20.8653.45910.640.66530.9503.79910.970.995방전현상(V)(s)(s)검토10.3681.4725.3100.3420.010.039996.6051.635시간상수충전 : 0.335(s)컨덴서를 완전 방전 후 단자의 전압이 63.2%까지 충전할 때까지의 필요한 시간방전 : 0.34(s)컨덴서를 완전 방전 후 단자의 전압이 36.8%까지 충전할 때까지의 필요한 시간C의 계산충전 C =방전 C =표시값과의 비교표시값 : 330㎌충전 :방전 :[2] 토의1. 질문에 대한 토의1. 위의 분석으로부터 축전기의 충전, 방전현상이 식 (2)와 (3)의 지수 함수형 변화라고 인정되는가?충전현상 식(2)는 지수 함수라고 할 수 있다. 시간이=Ｔ,=,=,=가 되는 시점을 찾아 하였고 방전현상에서는 시간이가 되는 곳과 방전되기 전 전압의 1%가 되는 시점을 찾아 기록했다. 충전현상에서=Ｔ,=,=,=가 되는 시점에서 맞는 전압과 시간을 찾아 기록하였다. 이 값이 맞는 지는 검토를 통해 알아보았으며,,=,=,=이므로,,의 값이 각각 1이 나와야 하며 계산결과가 1에 가깝게 나왔으므로 식이 성립한다고 볼수 있다.방전현상과 충전현상에서와 시간상수 값은 각각 0.335s, 0.34s가 나왔다. 또한 처음 전압의 값에서 1% 이하로 줄어드는 데에는 시간상수의 약 5배가 나온 것을 확인할 수 있었다.따라서 축전기의 충전, 방전현상이 식 (2)와 (3)의 지수 함수형 변화라고 말할 수 있다.2. 반감기와 시간상수의 관계식 Ｔ=ln2는 성립하는가?반감기 Ｔ는 처음 값의 50%가 될 때까지 걸리는 시간을 의미한다. 충전이 될 때의 식은이며, 반감기 때에는이 0.5가 되어야 하므로의 값이 0.5가 나와야 할 것이다. 즉,이고 간단히 정리해보면 Ｔ=ln2가 된다.충전현상의 결과 값을 보면인 것을 확인할 수 있다.의 값이 1에 가깝다고 볼수 있다. 그래서 Ｔ=ln2가 성립한다고 말할 수 있다.3. 이 축전기에 충전된 전하의 최대값는 얼마인가?C는 축전기의 전기용량이며는 최대 전압의 값이며 실험결과 최대 전압은 3.999V다. 따라서이다.4. 방전현상에서 Q=0.01Q0가 되는 시간은 시간상수의 몇 배인가?이므로이 만족해야한다.이므로 시간은 시간상수의 약 4.8배가 된다.가 되는 시간은 시간상수의 약 5배라고 말할 수 있다.2. 실험과정 및 결과에 대한 검토이번 실험은 충전과 방전현상을 관측하고 그 변화가 지수함수를 따르는지 확인하고 시간상수의 의미를 확인하는 실험이었다.실험은 축전기에 저항을 연결하고 전압센서를 축전기 양단에 극성을 맞춰 연결 한 후신호발생기의 출력전압과 측정결과가 그래프에 나타나게 하면 되는 것이다. 과정이 컴퓨터로 이루어져 옵션 값 설정을 제외하곤 간단하였고 실험시간은 짧았다.축전기가 충전될 때에는 이 성립하며, 축전기가 방전될 때에는 이 성립한다. 여기서는 시간상수이며, 시간상수는 지수 함수적으로 감소하는 물리량에 대해서 얼마나 빨리 변하는가를 확인할 수 있게 한다.시간상수는 t=가 될 때 최초 값의 약 36.8%로 변하는 시간의 의미를 갖는다. 축전기가 충전될 때에는 전압이 0에서부터 충전되어 3.999V의 전압의 값을 가진다. 충전현상은 물리량이 감소하는 것이 아니라 증가하는 것이므로 에서 최대값의 약 62.8%가 될 때 t=가 성립하는 것을 알아 볼 수 있었고 시간상수는 0.335s로 알 수 있었다.충전현상에서 시간이 각각=Ｔ,=,=,=일 때도 확인해 보았다. 여기서 Ｔ는 반감기를 뜻한다. 반감기는 어떤 물리량이 감소할 때 처음 값에서 50%가 되는 시간을 의미한다. 반감기와 시간상수와의 관계는 Ｔ=ln2이며 이것이 성립함을 계산을 통해 알아보았다.방전현상에서도 시간상수를 구해 보았는데, 이때에도 충전될 때와 같이 시간상수는 0.34s가 나왔다. 방전현상에서는 t=되는 것과 전압이 0.01V?되는 것을 알아보았다. 즉 방전되기 전 전압의 1%가 되는 지점을 알아보았다. 0.01V?가 되는 시간과 시간상수를 비교해 보았을 때의 값은 4.809가 나왔다. t=5가 된다면 V=e??×V?=0.0067V?가 되며 이는 처음으로 물리량이 1% 이내로 줄어드는 시간을 가리킨다. 처음 물리량의 0.67%가 되는데 시간이 5만큼 걸렸으므로 1%가 되는 데에는 5보다 시간이 적게 걸렸다. 그래서의 값은 4.8이 나왔고 5보다 조금 작은 값이 나왔다.이번실험은 실험장치만 잘 설치했다면 매우 수월한 실험이었다고 할수 있다.쉽게 마무리 된 만큼 실험의 결과 값들도 오차가 크지 않은 범위 내외에서 나왔다. 축전기의 제조 허용오차는 표시된 값의 20%나 되는데 오차는 충전할 때 1.52% 방전할 때나 3.03%가 나왔으로 매우 정밀한 실험을 했다고 볼 수 있다. 하지만 축전기가 방전될 때나 충전될 때나 τ의 값이 같아야 하는데 충전현상일 때는 0.335 방전현상일 때는 0.34가 나왔는데 데이터 값에서 데이터 표에서 정확한 값을 찾을 수 있는 것이 아니라 가장 가까운 값을 찾아내는 것이기 때문에 이곳에서 오차가 생겨 값이 다르게 나온 것 같다. 더 작은 범위로 시간을 측정한다면 충전할 때나 방전할 때나 시간상수 값이 나올 수 있을 것 같다.

자연과학| 2013.01.03| 5페이지| 1,000원| 조회(114)

물리학실험, 실험보고서, 측전기의 충전과방전

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실험16 저항의 연결

결과보고서실험16 저항의 연결학 부 :학 학 번 :이 름 :실험 일자 :제출 일자 :조 이름 :담당 조교 :[1] 측정값실험1색코드표시저항허용오차범위(%)측정값(%)1청갈흑금61Ω5%66.5Ω2녹청갈금560Ω5%576Ω3적적적금2200Ω5%2172Ω4녹검적금5000Ω5%5000Ω5갈검주금10000Ω5%9950Ω6황자주금47000Ω5%46800Ω실험3측정14.96V0.00061A0.396V1.393V3.236V측정29.9V0.00124A0.737V2.779V6.40V실험4측정14.95V0.01163A0.00845A0.00224A0.00095A측정29.9V0.0234A0.01696A0.00451A0.00193A[2] 계산 및 결과실험11.=2.=3.=4.=5.=6.=실험11. 색 코드로 표시된값 와 측정한값 의 차이와 상대오차를 계산한다.실험 1의 측정값의 표에서 확인해보면 표시저항의 값과 측정값의 차이는 대체적으로 적게 나타난 것을 확인 할 수 있다.1번에서 6번까지 저항의 상대오차는 평균은 2.35%이고, 허용오차범위 내에 있다. 하지만 첫 번째 측정값의 상대오차는 9.02%가 나왔다. 허용오차 범위가 벗어났다. 아마 저항에 오류가 있었던 것 같다.실험31.을 계산하여 측정한 전체 전압와 비교한다.측정1에서는 0.396V+1.393V+3.236V=5.025V의 값이 나왔다. V=5V와 비슷한 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 측정2에서는0.73V+2.779V+6.40V=9.909V값이 나왔으며 V=10V근처의 값이 나온 것을 확인 할 수 있었다(측정1)오차(측정2)오차 :2. 실험 1에서 측정한 저항 값을라 할 때 이 값들의 합을 계산하고,를 계산하여 비교한다.실험3에서 0.5kΩ~3.0kΩ을 사용하였으므로의 합은 576.Ω + 2172Ω + 5000Ω = 7748Ω 이다. 측정1과 측정2를 비교 하였을 때 오차는 각각 4.71% 2.94% 나왔으며 측정값 모두 허용오차 범위 안에 들어온다.(측정1),,,,오차 :(측정2),,,,오차 :실험 41.을 계산하여 측정한 전체 전류 와 비교한다.측정1에서의 전류의 합은=0.00845A+0.00224A+0.00095A=0.001164A이 나왔다. I=0.0234A 로 같은 값이 나왔다.측정2 에서는 전류의 합이= 0.01696A + 0.00451A + 0.00193A = 0.0234A로 전류의 합이 나타나서, I =0.0234A 로 같은 값이 나왔다.2. 실험 1에서 측정한 저항값를 사용하여 병렬연결의 등가저항을 계산하고,로 계산한 값과 비교한다.병렬연결의 등가 저항 는 다음과 같이 계산할 수 있다.그 다음로 저항을 구해보면 다음과 같다.측정1 : R = V/I = 4.95V / 0.01163A = 425.6Ω 오차 2.09%측정2 : R = V/I = 9.9V / 0.0234mA = 423Ω 오차 1.49%[3] 토의1.질문에 대한 토의질문3. 측정한 저항 값들은 색 코드로 표시한 값으로부터 허용오차 범위 내에 들어오는가?실험1에서 총6번 측정하였는데 첫 번째 측정하였던 저항 61Ω을 측정했을 때 오차가 9.02%가 나왔다. 여러번 사용된 저항이라 오류가 생겨서 측정값에 오차가 생겼던 것 같다.질문5. 식(3)과 (6)은 사용한 멀티미터의 오차범위 내에서 성립하는가?저항의 허용 오차범위는 색 코드의 네 번째 자리에 오는 색깔에 의해 결정된다.우리 실험에서 모든 저항들의 색 코드의 네 번째 색깔은 금색 이므로 모두 오차범위가5%이내이다.우리조의 실험값들을 가지고을 이용하여 허용오차(%)를 구하였다.저항의 색코드가 청갈흑금일 경우만 9.02%가 나와서 허용오차를 벗어낫고 나머지는 오차범위 안데 들어온다.질문6. 식(2)와 (5)로 계산한 등가정한은 전압과 전류의 직접 측정으로부터 계산한 저항과 멀티미터의 오차범위 내에서 같다고 할 수 있는가?식(3)의 계산 및 결과를 보면 실험 3의 측정 1의 오차는 4.71%였고 측정2의 오차는 2.94% 이다. 보통의 멀티미터 오차범위는 1%이므로 측정 1과 측정 2 모두 오차범위 내에 들어오지 않았다. 저항에 문제가 있지 않았더라면 이는의 식(3)이 성립되었을 것이다.식(6)의 계산 및 결과를 보면 실험 4의 측정 1의 오차는 2.09%였고 측정 2의 오차는 1.49%가 나왔다. 보통 멀티미터 오차범위는 1%이므로 이것도 모두 멀티미터 오차범위 내에서 벗어났다.질문7.담당 조교에게 사용한 저항의 허용 최대 전력 범위를 묻고, 실험4에서 저항이 심하게 가열되지 않는 안전한 최대전압은 얼마인가 추정하여라.저항의 허용 최대전력 범위는 이론값으로 0.5W이다.실험 4에서 사용한 저항의 안전한 최대전압을 구하면 다음과 같다.이므로,이며,이 된다. 실험4에서 저항은 병렬 연결되어 있으므로 각각의 저항에 모두 같은 전압이 걸리게 된다. 따라서 가장 작은 저항의 최대전압이 실험4 회로의 안전한 최대 전압이 될 것이다. 즉, 그 결과는이다.2.실험과정 및 결과에 대한 토의이번 실험의 목적은 저항의 색 코드와 디지털 멀티미터의 사용법을 익히고 키르호프 법칙 과 전기저항의 직렬 및 병렬연결의 특성을 확인하는 것이다.실험 1은 저항 연결판에 있는 6개의 저항 각각에 대해 색 코드를 순서대로 기록한 후 저항 값과 허용오차 범위를 읽어서 기록하고 멀티미터로 저항 값을 측정하여 기록하는 것이다. 1번의 경우는 허용오차를 벗어난 9.02%가 나왔는데 저항 연결판에 문제가 있었던 거 같다. 2번에서 6번까지는 모두 허용오차 범위인 5%안에 들어왔다. 이를 통해서 색 코드로 표시된 저항의 값이 오차 허용범위 안에서 성립함을 알아 볼 수 있었다.실험3은 저항의 전체 전압과 저항 하나식의 저항을 측정하여 이를 비교하는 것이다. 저항의 직렬연결에서 전체 전압(V)은 각 전압들의 합(V)과 같다는 것을 확인하는 것이다.측정 1의 경우 상대오차가 0.5% 차이가 났으며, 측정2의 경우 0.91%가 나왔는데 이를 통해 거의 일치함을 볼 수 있었다. 이를 통해서 멀티미터의 오차범위인 1%이내에 들어왔으므로 성공적인 실험이라고 볼수 있다. 저항을 직렬연결로 한 상태에서 전체 전압, 전류를 측정하고 각 저항의 걸리는 전압을 측정하여 키르히호프의 전압법칙이 성립함을 확인 할 수 있었다.실험4의 경우 회로의 임의의 교점으로 들어오는 모든 전류의 합은 교점으로부터 나가는 모든 전류의 합과 같다는 것을 확인하는 실험이었다. 즉, 저항의 병렬 연결된 상태에서 전체 전압, 전류를 측정하고 각 저항에 흐르는 전류를 측정하여 키르히호프의 전류법칙이 성립함을 확인하는 것이다. 따라서 측정한 전체전류 I와 각각의 저항에 걸린 전류들의 합 을 비교하는 것을 통해서 확인할 수 있었다. 측정 1과 2에서 각각 오차는 2.09% 1.49%로 멀티미터의 오차 허용범위인 1%이내에 모두 들어오지 못했다. 따라서 실험을 통해 측정한 값들이 신뢰적이지는 않지만 근사한 값이라고 할 수 있다. 그리고 실험 4에서는 저항이 병렬연결이다. 계산된 저항 R과 측정에 의해 나온 R’ 비교 시

자연과학| 2013.01.03| 6페이지| 1,000원| 조회(153)

물리학실험, 실험보고서, 저항의연결, 색 코드

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실험15 옴의법칙

결과보고서15실험15 Ohm의 법칙학 부 :학 학 번 :이 름 :실험 일자 :제출 일자 :조 이름 :담당 조교 :[1] 측정값 및 계산실험1표시저항I(A)V(v)R(Ω)10Ω0.295A2.959v=10.03Ω100Ω0.030A2.959v=98.63 Ω실험2 정류용 다이오드1kΩ 표시저항의 측정값측정 점부근1.9564.039=4.039mA=0.484Ω부근1.8952.014=2.014mA=0.941Ω부근1.8651.93=1.93mA=0.966Ω부근1.8340.501=0.501mA=3.661Ω부근1.3880.215=0.215mA=6.456Ω부근-2.0020.0010=0.0010mA=-2002Ω부근-4.0110.0010=0.0010mA=-4011Ω실험 3 발광 다이오드측정점 :부근다이오드1.8372.002=2.002mA=0.916Ω2.6252.000=2.000mA=1.312Ω1.8912.000=2.000mA=0.946Ω정류용 다이오드 그래프 : a) V ? t 그래프와 b)그래프발광 다이오드(적색)의 그래프 a) V ? t 그래프와 b)그래프[2] 토의1. 질문 에 대한 토의질문 1. 색으로 표시된 저항(10Ω, 100Ω)과 식 (1)로 계산한 저항은 몇 %나 차이가 나는가?10Ω짜리 저항의 실험값은 10.03Ω이 나왔고, 100Ω짜리 저항의 실험값은 98.63Ω이 나왔다. 10Ω짜리 저항의 경우 오차는이다. 100Ω짜리 저항의 오차는이다.질문2. 실험 1에서 사용한 저항소자들은 전압에 관계없이 일정한 저항을 갖는다고 할 수 있는가?옴의 법칙에 의해서 실험 1의 결과 값 그래프를 보면 일정한 직선 형태를 갖고 있는 것을 알 수 있다. 이 그래프는 x축이 전류의 값, y축이 전압의 값을 나타낸다. 따라서 기울기는를 나타내므로 기울기가 의미하는 저항을 의미한다. 그래프가 직선 형태이므로 기울기는 일정한 값을 갖고 저항도 일정한 값을 갖는다는 것을 확인 할 수 있다.질문3. 다이오드가 옴의 법칙을 만족하지 않음을 간단히 기술한다면 관찰한 결과로부터 어떤 면을 지적하겠는가?옴의 법칙을 만족하려면 V와 I와의 관계 그래프가 실험 1에서처럼 직선을 나타내야한다. 그 기울기가 저항이기 때문이다. 하지만 다이오드의 전류, 전압 변화는 매우 다른 것을 볼 수 있다. 정류용 다이오드의그래프는 곡선을 띠고 있다. 다이오드가 옴의 법칙을 따른다면 이 그래프가 직선을 이뤄야한다 하지만 측정결과 곡선을 나타내고 있으므로 옴의 법칙을 만족하지 않는다고 할 수 있다.질문 4. “다이오드에 전압이 양이면 전류가 흐르고 음이면 전류가 흐르지 않는다.”고 말해도 되는가? 시험한 모든 다이오드에 대해 전류가 2mA 보다 커지는 대략적인 전압(전환점)을 서로 비교하시오.실험 2에서 사용한 정류용 다이오드는 데이터 표를 보면 0.62V 에서 약 2mA의 전류보다 커지게 되고 그 이하의 전압에서는 전류가 훨씬 더 작아지는 것을 볼 수 있다. 즉, “다이오드에 전압이 양이면 전류가 흐르고 음이면 전류가 흐르지 않는다.”는 말이 성립하는 것 같지만, 실험 3에서 사용한 발광 다이오드는 적색, 녹색, 황색 각각 전압이1.82V, 2.82V, 1.88V 에서 전류 2mA 보다 커지게 된다. 이 경우에는 실험2보다 훨씬 양인 값이 되어서야 전류가 2mA 보다 커지게 되므로, 전압이 양이 되었음에도 불구하고 전류가 흐르지 않는다고 볼 수 있다. 따라서 “다이오드에 전압이 양이면 전류가 흐르고 음이면 전류가 흐르지 않는다.”는 말은 성립하지 않는다고 볼 수 있다.다이오드는 P형 반도체와 N형 반도체의 P-N접합에 의해 만들어진다.따라서 다이오드의 조건 on : 쇼트회로, I>=0off : 쇼트회로, V

자연과학| 2013.01.03| 5페이지| 1,000원| 조회(1,598)

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