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물리실험결과레포트(자기력측정(전류천칭))

1. Data(1) 직선도선의 길이도선번호(#)1(#40)2(#37)3(#39)4(#38)5(#41)6(#42)길이(cm)123434(2) 전류를 변화시킬 때 (L=3cm)번호전류(A)질량(g)힘(N)10.50.130.0013210.250.002531.50.390.0038420.510.005052.50.640.0063630.770.007573.50.910.0089841.030.010194.51.140.01121051.270.0124(3) 도선의 길이를 변화시킬 때 (I=2.5A)번호도선의길이L(cm)질량(g)힘(N))110.240.0024220.430.0042330.650.0064440.870.0085531.250.0123641.680.0165(4) 자기장을 변화시킬 때 (I=2.5A, L=4cm)자석수(개)질량(g)힘(N)10.310.003020.630.006230.950.009341.250.012351.420.013961.680.0165(5) 각도(θ)를 변화시킬 때 (I=2.5A, L(요크도선의 길이)=1cm)각도(θ)질량(g)힘(N)각도(θ)질량(g)힘(N)5°0.10.0010-5°-0.05-0.000510°0.60.0059-10°-0.13-0.001315°0.220.0022-15°-0.18-0.001820°0.30.0029-20°-0.26-0.002525°0.370.0036-25°-0.32-0.003130°0.410.0040-30°-0.38-0.003735°0.480.0047-35°-0.44-0.004340°0.530.0052-40°-0.51-0.005045°0.590.0058-45°-0.56-0.005550°0.630.0062-50°-0.61-0.006055°0.670.0066-55°-0.65-0.006460°0.710.0070-60°-0.69-0.006865°0.750.0074-65°-0.73-0.007270°0.770.0075-70°-0.76-0.007475°0.780.0076-75°-0.78-0.007680°0.80.0078-80°-0.8-0.007885°0.810.0079-85°-0.81-0.007990°0.810.0079-90°-0.81-0.00792. Result이번 실험은 자기장 내에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘()을 질량변화로 측정해보는 실험이었다.식에서 알 수 있듯, 도선이 받는 힘()은 전류(i), 도선의 길이(L), 자기장(B)에 비례하고, 실험 역시 이 3가지 요소를 각각 변화시켜 힘과 비례하는지 알아보는 것이었다. 질량변화로 나타나는 힘을 MKS 단위인 N으로 하여 표에 기록하고, 그래프로 힘과 전류, 힘과 도선의 길이, 힘과 자기장의 관계를 도시하여 비례관계를 확인하였다. 도선의 길이와 힘의 관계를 측정할 때, 약간의 오차가 있었지만 대체적으로 모두 비례관계를 확인할 수 있었던 성공적인 실험이었던 것 같다.마지막 원형요크를 이용한 실험은 각도를 변화시킬 때 힘의 변화를 측정하는 실험이었다. 위의 식을 엄밀히 표현하면 벡터로 표현해야 맞는데,와 같다. 즉,의 크기는이다. 여기서 다른 요소는 일정할 때, θ를 변화시켜 힘을 변화시키므로 힘과 각도의 관계는 sin 그래프가 나와야 맞다. 각도를 -90°에서 90°까지 변화시키면서 측정한 결과 위 그래프 같이 sin 함수에 가까운 그래프를 얻을 수 있었다.3. Discussion(1) 도선의 길이와 힘의 관계 실험에서 오차가 많이 나온 이유도선의 길이는 표준화된 것을 이용했으므로 길이를 측정하는데 오차는 없었을 거라 생각된다. 그러나 2.5A를 일정하게 유지해야 하는데 한 도선의 길이에 따른 질량변화를 측정한 후, 전원장치를 껐다가 다른 도선으로 바꾸고 영점을 다시 맞추고, 다시 2.5A를 올리는 과정에서 오차가 있었던 것 같다. 정확히 2.5A를 맞추지 않았을 수도 있고, 자석의 위치나 클램프를 아예 움직이지 않고 조심스럽게 도선만 들어올려서 교환해야 하는데 살짝 건드렸던 것 같다. 뿐만 아니라, 전자저울이 매우 예민하므로 책상을 누르거나 외부 환경의 변화가 있으면 안되는데 데이터를 기록하다보니 책상을 조금 누르거나 건드렸던 것 같다.(2) 질량변화 값이 - 혹은 + 값이 나오는 이유식에서 알 수 있듯, 전류와 자기장의 방향에 따라 힘의 방향이 달라진다. 요크실험을 제외한 다른 실험에서 전류와 자기장은 수직하므로 플레밍의 왼손법칙으로 힘의 방향을 알 수 있다. 전류의 방향과 자기장의 방향을 고려했을 때, 힘의 방향이 아래쪽이라면 질량변화 값이 음의 값으로 나온다. 그 이유는 도선에 작용하는 힘의 방향이 아래쪽이므로 작용반작용 법칙에 의해 자석에 작용하는 힘은 반대로 위쪽이 되기 때문이다. 즉 이 경우엔 자석이 가벼워지는 효과가 있으므로 질량변화가 음의 값이 되는 것이다. 질량변화 값이 양의 값으로 나오는 것은 도선에 작용하는 힘이 위로 향하므로 작용반작용에 의해 자석은 아래로 힘을 받기 때문이다.(3) 도선의 길이 측정하기‘ㄷ’자 모양 도선에서 도선의 길이는 아래쪽 한 줄만 측정한다. 양 옆은 전류의 방향이 서로 반대로 흐르면서 플레밍의 왼손법칙에 의해 힘의 방향이 반대로 작용하여 상쇄되기 때문에 의미가 없다. 좀 더 정확히 도선을 살펴보면, 다음 모양과 같다.도선의 길이도선 내에서도 전류가 중앙으로 흐른다고 가정하여 위와 같은 부분만을 도선의 길이로 정하였다.(4) 플레밍의 왼손 법칙과 플레밍의 오른손 법칙영국 전기공학자 J.A. 플레밍이 고안한 법칙으로 자기장 속에서 도선을 움직일 때, 유도기전력에 유도되는 전류의 방향을 나타내는 법칙(플레밍의 오른손법칙)과 자기장 속에서 전류가 받는 힘의 방향을 나타내는 법칙(플레밍의 왼손법칙)을 일컬으며, 손가락을 써서 나타낸다. 전하가 자기장 속에서 운동하면 그 속력에 비례하는 힘을 받는다. 그 방향은 속도와 자기장이 정하는 면에 수직이고, 오른나사를 이 방향으로 놓고 속도 방향에서 자기장 방향으로 돌렸을 때 오른나사가 나아가는 방향이다. 이 힘을 ＜로렌츠힘＞이라고 한다. 플레밍의 법칙은 로렌츠힘에서 자기장과 속도가 이루는 각이 특별히 직각인 경우이다. 이 법칙은 로렌츠힘의 관계를 현장의 전기기술자도 이해하기 쉽도록 고쳐 표현한 것이다. 플레밍의 오른손법칙은 발전기의 원리이고, 플레밍을 왼손 법칙은 전동기의 원리이다.(5) 전원장치에 대한 고찰dc 전류라 할지라도 완벽하게 일정하다기 보단 약간의 변화가 있으므로 실험에 오차를 줄 수 있다. 또한 원하는 전류값까지 증가시킬 때, 만약 전류를 끝까지 올렸어도 원하는 값에 도달하지 않을 때, 전압을 올리게 되는데 전압은 조금만 올리는게 좋은 것 같다. 물론 약간의 전압상승에도 전류가 확연히 증가하는 것도 있지만, 원하는 전류를 아주 정확히 맞추고 싶을 때, 고전압일수록 쉽지가 않다. 실험에서 고전압일수록 다이얼을 조금만 돌려도 전류가 급상승 혹은 급하락하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 정확한 전류값을 맞추고 싶을 때, 할 수 있는 만큼 낮은 전압을 사용하는 것이 오차를 줄이는데 도움이 될 것 같다.

자연과학| 2010.07.25| 6페이지| 1,000원| 조회(1,332)

물리, 일반물리실험, 실험레포트, 실험결과레포트, 공학물리실험

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물리실험결과레포트(암페어법칙(자기장측정))

1. Data(1) 직선도선 주위의 자기장 측정(2) 원형도선 주위의 자기장 측정1) 4cm 환선2) 3cm 환선(3) 솔레노이드 중심축에서의 자기장 측정2. Result위의 데이터는 각각 직선도선, 원형도선(4cm, 3cm), 솔레노이드 주위의 자기장을 측정한 것으로 이것들이 이론치와 맞는지 다음과 같이 확인해 보았다. 이론값을 계산할 때는 도선의 중심으로부터 홀센서 위치(흰점)까지의 거리를 보정하기 위해 0.005m를 더해서 계산하였다.(1) 직선도선 주위의 자기장 측정거리(m)자기장(gauss)이론값(gauss)오차(%)0.010.40.6740%0.020.10.4075%0.030.050.2983%0.040.040.2282%0.050.030.1884%(2) 원형도선 주위의 자기장 측정1) 4cm 환선거리(m)자기장(gauss)이론값(gauss)오차(%)0.010.620.644%0.020.460.484%0.030.310.337%0.040.220.234%0.050.150.166%2) 3cm 환선거리(m)자기장(gauss)이론값(gauss)오차(%)0.010.720.754%0.020.420.4711%0.030.250.2913%0.040.160.1810%0.050.10.1113%(3) 솔레노이드 중심축에서의 자기장 측정1) 코일상수 측정반경( R )길이(l)감은수(n=N/l)43.57mm93.2mm31.122) 전압(DC)=10V, 전류 I=0.08A측정측정값(중앙)측정값(코일끝)이론값(중앙)오차(%)12.221.222.283%3. Discussion(1) 오차의 이유위 결과를 보면 알 수 있듯이 직선도선 주위의 자기장 측정에서 유난히 오차가 많이 나왔다. 5번의 측정을 거쳐 가장 결과가 잘 나온 것을 골랐는데도 위와 같은 오차가 나왔다. 그 이유는 일단 톱니막대를 잡아당길 때 센서가 흔들리면서 균일하게 거리를 증가 또는 감소시키기가 어렵기 때문이고, 직선도선의 중간부분에 센서를 잘 위치시키지 못한 것도 하나의 원인이라고 생각한다. 또한 도선에 자기장센서를 수직으로 밀착시키고 시작, 즉, 높낮이를 일치시키고 시작해야 되는데(그렇지 않으면 피타고라스 정리를 이용하여 정확한 거리를 측정해야 하는데 이는 번거로운 과정이다.), 높낮이가 정확히 일치하지 않아서 오차가 나왔던 것 같다. 마지막으로 전류를 정확히 5A에 맞출려고 노력하였으나 전류값이 자주 변해서 이를 맞추기가 어려웠던 것도 오차의 하나의 원인이었던 것 같다.그렇지만 이러한 것들은 원형도선이나 솔레노이드 주위 자기장실험에서도 충분히 오차의 원인이 될 법한 것들인데 유난히도 직선도선 주위 자기장 실험그래프만 오차가 많이 나왔다. 원형도선이나 솔레노이드 실험에선 적어도 거리와 자기장이 반비례한 그래프가 나왔는데, 직선도선 실험에선 그러한 형태조차 미미하다. 이것은 오른나사 법칙을 고려했을 때, 아마도 원형도선이나 솔레노이드의 자기장은 원형도선이나 솔레노이드 내부에서 직선에 가깝지만, 직선도선 주위의 자기장은 원형으로 형성되므로, 센서가 살짝살짝 흔들리면서 지나갈 때(손으로 움직이므로), 동심원 자기장의 일부 점들을 헤쳐나가게 되기 때문이라고 생각한다.원형도선 주위의 자기장 측정에선 4cm 환선보다 3cm 환선실험에서 오차가 더 많이 나왔는데 그 이유는, 우리조 실험기구를 보면 4cm 환선은 완벽하게 톱니막대에 수직으로 세울 수 있게 꼬아져 있었는데 반해 3cm 환선은 쇠가 좀 느슨해서 톱니막대 방향에 완벽하게 수직으로 세울 수가 없었기 때문이다. 환선이 수직이 안되고 조금 뉘어진 상태이므로 반지름 값이 조금 변했을 것이다.솔레노이드 주위의 자기장 측정에선 비교적 깔끔한 그래프를 얻을 수 있었는데, 오차의 원인은 코일을 처음에 감을 때 코일이 약간씩 늘어나서 같은 규격의 솔레노이드일지라도 전체 저항이 약간씩 달라질 수 있는 요소가 있기 때문이다.(2) 솔레노이드의 반경과 길이우리가 실험에 사용했던 솔레노이드는 굵기 0.27mm에 2900번을 감은 것이다. 솔레노이드 길이를 잴 때는 백라이트 부분을 빼고 정확히 코일이 감겨진 부분만을 재야하며(93.2mm), 반경을 잴 때는 코일의 두께까지도 고려한 평균값을 구해야 한다. (

자연과학| 2010.07.25| 5페이지| 1,000원| 조회(446)

물리, 일반물리실험, 실험레포트, 실험결과레포트, 결과레포트, 공학물리실험

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물리실험결과레포트(RLC직류회로)

1. Data(1) R-C 회로(2) R-L 회로2. Result(1) R-C 회로데이터테이블을 이용하여 전압이 상승하기 시작한 시간값()과 최대전압의 1/2 지점에서 시간값()을 구하면 다음과 같다.110ss따라서 절반의 전압을 충전시킬 때의 시간()은 다음과 같다.s공식에 의해 capacitance를 구하면,이 나와서 이론값과 비교해 볼 때, 약 13.67%의 오차가 나온다.(2) R-L 회로최대전압 지점에서의 시간값()은 데이터테이블에서 볼 때,이고, 최대전압의 1/2지점에서의 시간값()은 역시 데이터테이블에서 볼 때,이다.따라서 두 시간의 차이는이다.공식를 이용하여 inductance를 구하면,가 나와서 이론값 12.7mH와 비교해 볼 때, 약 17%의 오차가 나온다. 이 계산에서을 구하기 위해 멀티테스터기를 이용하여 저항과 인덕터의 저항을 재본 결과,이 나왔었다. 하지만 실험에 주어지 회로의 저항은으로 알고 있었기 때문에 멀티테스터기의 문제로 보고, 계산할 땐 그냥을 대입하였다.3. Discussion(1) 오차의 원인그다지 어렵지 않은 실험이어서인지 두 실험다 20%이내의 크지 않은 오차가 나왔다. 데이터를 분석할 때 시간값을 매뉴얼에 나온대로 소수 6째자리까지 찾을 수 있었다면 좀 더 오차를 줄일 수 있었겠지만 데이터테이블에선 소수 3째자리까지 밖에 찾을 수 없었다. 이것은 아마 샘플링 속도를 1000Hz 정도로만 설정해놔서 그런듯한데, 만약 5000Hz로 설정해 놓고 실험했다면 더 정확한 값을 얻을 수 있었을 것이다.그리고 매뉴얼의 공식은 전압을 4V 걸어주고 정확히 절반인 2V에서의 시간값을 측정하는 것을 전제로 유도한 것이지만(,), 데이터를 보면 알 수 있듯이 정확히 4V가 걸리지도 않았고, 정확히 2V지점의 시간이 그래프에 찍히지도 않았다. 2V대신 가장 근사한 1.98V 지점의 시간값으로 capacitance와 inductance를 구했기 때문에 오차가 있었을 것이라 생각한다.(2) 직류인데 충방전 데이터를 모두 얻을 수 있는 이유이것은 신호발생기를 양의 구형파(positive square wave)로 설정하여 전원을 켰다 껐다하는 효과가 있기 때문이다. 만약 보통의 직류를 걸어준다면 회로에 스위치를 설치하여 수동적으로 충방전을 시켜야 할 것이다.(3) 샘플링옵션 설정R-C 회로실험에선 시간을 2초로, L-C 회로실험에선 시간을 0.2초로 지정하고 실험하는데 이렇게 샘플링옵션을 조절하는 이유는 전압이 매우 빨리 걸리므로 시간 미지정시 데이터가 너무 많이 저장되기 때문이다.(4) R-C 방전곡선, 시상수방전곡선에 대해서도 충전곡선처럼 계산해보면, 전압이 최대에서 절반으로 떨어질 때의 시간이s이 되어 같은 결과를 얻을 수 있다. 또한 이것은 충전될 때와 방전될 때의 시상수가 같음을 의미한다고 볼 수 있다.(5) L-C 반전곡선, 시상수반전곡선에 대해서도 계산해보면 전압이 절반인 지점의 시간이이 되어 같은 결과를 얻을 수 있다. 이것은 L-C 회로에서 시상수가 DC 전압의 방향에 관계없이 일정함을 의미한다.

자연과학| 2010.07.25| 4페이지| 1,000원| 조회(266)

물리, 일반물리실험, 실험레포트, 실험결과레포트, 결과레포트, 공학물리실험

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물리실험결과레포트(RLC교류회로)

1. Data(1) R 회로(2) C 회로(3) L 회로(4) R-C-L 회로1) 20Hz에서 300Hz까지 변화시킬 때 2) 주파수별 전압변화2. Result(1) R, C, L 회로R, C, L 각각의 소자를 교류전원에 연결하였을 때, R의 경우엔 전압과 전류의 위상이 일치해야하고, C의 경우엔 전류의 위상이 전압보다앞서야 하며, L의 경우엔 전류의 위상이 전압보다늦어야 한다. 실험결과, 이러한 이론과 잘 일치하게 각 소자별 전압, 전류의 그래프를 얻을 수 있었다.(2) R-C-L 회로20Hz에서 300Hz까지 주파수를 변화시켜가며 저항에 걸리는 전압을 측정한 결과 위와 같은 표와 그래프를 얻을 수 있었다. 약 60Hz~65Hz 부근에서 최대전압 0.65V가 나오므로 이 때의 주파수를 공명주파수라 할 수 있을 것이다. 약 63Hz 정도를 실험에서 얻은 공명주파수라고 생각해보자. 이론식을 이용하여 이론적인 공명주파수를 구해보면가 나와서 오차는 약 55%가 된다.3. Discussion(1) 오차의 원인R-C-L 회로 실험에서 55%라는 꽤 큰 오차가 나왔다. 위에서 이론식을 계산할 때 기본적으로 인덕터의 저항을 0이라고 생각하고 한 것이지만, 인덕터의 저항을 고려한다해도 임피던스는이 될 것이므로, 공명주파수는 여전히이다. 따라서 인덕터의 저항을 고려하지 않았을 때와 회로에 흐르는 전류값, 이 실험에서는 전압센서가 측정하는 전압값이 달라질수는 있겠지만,일 때 임피던스가 최소가 되어 가장 많은 전류, 즉 가장 큰 전압값이 나와야 한다는 사실은 변함이 없다.그렇다면 오차의 원인이 되는 것은 무엇일까? 먼저 회로자체의 문제를 생각해 볼 수 있다. 멀티테스터로 저항(R)의 저항을 측정해보면 정확히이 나오지 않는다. 멀티테스터에 측정된 값이 아주 큰 오차를 보였다면 멀티테스터 자체의 문제로 생각해 볼 수도 있겠지만 약간의 오차를 보인걸로 봐서 회로자체의 문제였다고 본다. 저항값이 정확하지 않다면 inductance와 capacitance도 정확하지 않을 가능성이 있고, 그런 경우값과 측정한 진동수가 달라질 수 밖에 없다.두 번째로 데이터스튜디오 프로그램과 장비와의 소통문제이다. 프로그램에서 주파수를 바꿔주면 파워앰프가 그 명령에 따라서 정확한 주파수를 동작시켰는지, 전압센서가 정확한 전압을 측정하였는지, 측정한 전압이 프로그램의 그래프로 정확히 표현되었는지 의심스럽다.(2) 특정한 주파수에서 저항 양단의 전압이 커지는 물리적 이유회로에 교류전압을 걸어주면 주파수에 따라 inductive reactance와 capacitive reactance가 달라지게 된다. 따라서 RLC 교류회로에서 저항이라고 볼 수 있는 임피던스 값도 주파수에 따라 달라지는데 임피던스 값이 최소가 될 때 회로에는 최대의 전류가 흐를 것이다. 물론 실험에서는 전압센서로 측정을 하므로 최대의 전압이 걸리는 것이다. 임피던스 값은인데, 공식에서 알 수 있듯일 때, 임피던스가 최소가 된다. 따라서의 주파수에서 임피던스 값은 저항의 저항과 같아져서 저항만의 회로처럼 되므로 최대의 전류, 즉 최대의 전압이 저항 양단에 걸리게 된다.(3) 회로전류에 대한 공명곡선과 전압에 대한 공명곡선의 차이

자연과학| 2010.07.25| 5페이지| 1,000원| 조회(527)

물리, 일반물리실험, 실험레포트, 실험결과레포트, 결과레포트, 공학물리실험

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물리실험결과레포트(축전기와 정전용량)

1. Data(1) r=53mmd(mm)측정이론치C(pF)오차(%)전위차(kV)질량(g)C(pF)443.5017.1519.5112.1%467.6116.5719.5115.1%4813.7216.8119.5113.9%641.259.1913.0129.4%663.009.8013.0124.7%685.4810.0713.0122.6%840.080.789.7692.0%861.807.849.7619.7%882.556.259.7636.0%1040.384.667.8140.4%1061.105.997.8123.3%1082.126.497.8116.8%1240.365.296.5018.6%1260.875.686.5012.6%1281.535.626.5013.6%(2) r=75mmd(mm)측정이론치C(pF)오차(%)전위차(kV)질량(g)C(pF)447.9038.7139.080.9%4618.3339.9239.08-2.2%4832.8040.1839.08-2.8%643.4625.4326.052.4%667.9926.1026.05-0.2%6814.4526.5526.05-1.9%842.2021.5619.54-10.3%864.7420.6519.54-5.7%888.3520.4619.54-4.7%1041.3216.1715.63-3.4%1062.9716.1715.63-3.4%1085.2516.0815.63-2.9%1240.9013.2313.03-1.6%1262.0213.2013.03-1.3%1283.6513.4113.03-3.0%(3) 아크릴을 유전체로 사용한 경우d(mm)측정이론치C(pF)오차(%)전위차(kV)질량(g)C(pF)649.4769.6066.69-4.4%621.6270.6366.69-5.9%836.7067.4466.69-1.1%(4) 유리를 유전체로 사용한 경우d(mm)측정이론치C(pF)오차(%)전위차(kV)질량(g)C(pF)6413.4899.08145.8932.1%630.5899.89145.8931.5%8error2. Result데이터값으로부터 그 외에 모든 필요한 값을 계산하여 위 표와 그래프로 나타내었다. 실험에서 측정한 값은 전기장 변화에 따른 힘을 질량변화로 측정한 값이다. 평행판 사이의 거리(d)와 전위차(V)를 변화시키면서 나타난 질량변화에서 이론식()을 이용하여 정전용량 값을 구했다. 이 때, F는 질량에 중력가속도를 곱한 값을 대입했다. 이론치는를 이용하여 구했고, 이 두 정전용량을 비교하여 오차가 얼마나 되는지를 구해보았다. 이론치 식에 의하면 평행판 사이의 거리(d)와 정전용량(C)은 반비례 관계에 있는데, 이러한 관계가 실제로 성립하는지 데이터로부터 그래프(정전용량 VS 극판간격)를 그려서 확인해보았다. 그 결과, 물론 오차가 있었지만, 대체로 반비례 관계가 성립한다는 결과를 얻을 수 있었다. 이 실험을 면적이 더 넓은 극판(75mm)을 사용해서 반복했는데, 오차는 더 줄었고, 이론에 더 가까운 결과를 얻었다.또한 평행판 사이에 유전체로 아크릴과 유리를 사용, 극판간격은 6mm로 유지한채 질량변화를 측정하여 정전용량을 측정, 이론치와 비교해보았다. 유리를 유전체로 사용한 마지막 실험에서, 전위차를 8kV를 걸었는데 스파크가 일어나서 측정을 계속할 수 없었다.3. Discussion(1) 정전용량 값이 일정하지 않은 이유이론상으로 극판 사이의 거리와 극판의 면적이 일정하다면 걸어준 전위차에 관계없이 같은 정전용량 값이 나와야 한다. 이는에서 자명하고,식을 살펴볼 때, d가 일정하지만 전위차(V) 변할 때 질량변화로 인한 F도 변함으로써 정전용량(C)이 일정해야 한다고 추측할 수 있다. 그러나 위의 데이터를 보면 동일 극판거리에서 측정한 정전용량값들이 비슷하기는 하나 조금씩 변화가 있는데, 몇가지 오차원인을 생각해 볼 수 있다. 일단 처음에 실험장치의 평행을 맞출 때 실수가 있었을 수 있고, 전위차를 높여줄 때 손으로 다이얼을 돌리는데 여기서 오차가 발생할 수 있다.(2) 정전용량 값이 이론치와 다른 이유측정한 정전용량 값이 이론치와 다른 것은 위에서 말한 원인에 의한 오차도 있겠지만, 무엇보다도 이론치가 진공의 유전율을 이용하여 구한 값이기 때문에, 진공에서 실험하지 않은 우리는 근본적으로 오차를 피하기 어렵다고 본다. 또한 극판거리(d)를 변화시킬 때, 눈금을 읽기 쉽게 하기 위해 극판이 맞닿을 때를 맨 아래 눈금으로 기준삼고, 다이얼을 돌려가면서 극판거리를 늘려가는데, 극판거리를 눈과 손을 이용하여 맞추므로 오차가 발생할 수 있다. 그리고 극판거리 변화를 주는 사이사이에 드라이버로 단락을 시켜주는데 전하가 완전히 제거가 안됐을 수도 있다.(3) 저울값이 지속적으로 변하는 이유전위차를 주면 전기장이 발생하고, 이것이 아래 극판에 힘을 가하게 되어 질량변화가 나타난다. 아래 극판을 -단자에 연결했으므로 아래극판엔 음전하가 많다. 따라서 전기장에서 음전하는 +가 있는 위쪽으로 뜰려고 하므로 질량변화는 -값으로 저울에 나타난다. 위의 표에서 질량변화는 사실 저울에 -값으로 뜬 것들이다.그런데 전위차를 주었을 때 전자저울에 나타난 질량은 지속적으로 변해서 일정한 데이터 값을 기록하기가 쉽지 않다. 극판거리가 변하는 것도 아니고, 바람부는 실외에서 실험한 것도 아닌데 왜 질량이 계속 변하는 것일까? 내 생각엔 원인은 양 극판에 가해준 전류 때문인 것 같다. 우리는 시간에 따라 전류가 변하지 않는 dc(direct current)를 사용했다. 그러나 아무리 dc라도 미세한 변화는 있을 것이고 이것이 저울값을 지속적으로 변화시킨 것 같다.(4) 마지막 측정에서 스파크가 일어난 건 날씨가 습해서 공기중에서 전하가 잘 이동하여 쇼트를 일으킨 것으로 생각된다.(5) 제안사항 : 주의를 기울여서 실험하였으나 위의 데이터를 보면 알 수 있듯 많은 오차가 발생하였다. 특히 90%가 넘는 오차가 한번 나온 것은 뭔가 큰 실수를 했던 것 같다. 그런데 자세히 보면, 작은 극판(r=53mm)을 사용할 때보다 큰 극판(r=75mm)을 사용할 때 오차가 10% 이내로 훨씬 작아진 것을 알 수 있다. 따라서 오차를 줄이기 위해 좀 더 크거나, 전기장에 흔들리지 않는 안정된 재료로 만들어진 극판을 사용하는 방법을 제안한다.

자연과학| 2010.07.25| 4페이지| 1,000원| 조회(388)

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