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설탕의 종류의 역사 및 만들어지는 과정

*Sugar1.설탕설탕은 인류가 발견해 낸 최초의 천연감미식품으로서 열대지방에서 자라나는 사탕수수와 온대지방에서 자라나는 사탕무우에서 추출한 천연 그대로의 “당즙”을 불순물을 걸러내고 사람들이 이용하기에 편리하도록 상품화한 순수한 자연식품을 말한다. 설탕의 화학적 성분은 자당(Sucrose)이며, 분자식은 C12H22O11이다.2.설탕의 역사설탕의 어원은 인도의 범어 사르카라(Sarkara)또는 시카라(Sakkara)이며 설탕의 원료인 사탕수수는 약 8,000년전 남태평양지역에서부터 기원된 것으로 추청된다.이 사탕수수는 범어로 칸다(Khanda)또는 캔디(Candy)로 불려지는 인류최초의 가공식품인 고체당을 만들었던 인도로 전해졌다.문헌에 보면 기원전 325년경 알렉산더대왕의 인더스강 탐험대는 “꿀이 흐르는 갈대”를 발견하였다고 기록하고 있으며, 성경에서도 매우 귀중한 것으로 표현하고 있다.그리고 로마황제 네로시대 희럅의 대철학자인 디오스 코리데스(Dioscorides)는 “인도의 사탕수수에서 발견한 사카룸(Saccharum)이라 불리우는 고체의 끌이 있는데 모양은 소금과 같고 얼음과 같이 단단하나 입속에서 쉽게 ROwl며 매우 달콤하다”로 기록하였다.역사적으로 사탕수수가 유럽에 처음 상륙한 것은 1000년경 스페인을 침략한 무어족들에 의해서이며 그후 200여년 동안에는 오직 스페인에서만 재배되었고 아메리카 대륙으로 사탕수수를 가져간 사람은 콜럼버스로서 그의 두 번째 항해때 현재 도미니카 공화국인 산토도밍고(Santo Domingo)에 심었으며 그후 멕시코, 브라질, 페루 및 아르헨티나로 퍼져나갔다.1974년에는 독일의 과학자인 안드레아스 마그라프가 최초로 사탕무우에서 설탕을 뽑아내고, 영국의 사탕교육 독점으로부터 벗어나기 위한 나폴레옹의 사탕무우 개발 정책에 힘입어 유럽은 사탕무우당 산업이 크게 발달하게 되었으며, 오늘날 사탕수수와 더불어 설탕의 주원료가 되었다.우리나라에서의 설탕에 관한 기록은 고려 명종때 이인로의 “파안집”에 처음 기록되어 있으나, 학자들는데 메이플 시럽과 메이플 슈거가 있다. 메이플 시럽은 줄기에 상처를 내서 받아낸 수액을 중화시키고 농축한 것이고 이것을 더 끓여서 결정화 하면 메이플 슈거가 된다. 둘 다 특유의 향이 있어서 캐나다에서는 제과에 많이 쓰인다.백설탕 : 첫 번째 정제되어 나오는 설탕을 말한다.갈색설탕 : 당밀을 약간 섞기도 하고, 1번 더 끓여서 색을 만들기도 한다.흑설탕 : 당밀을 갈색설탕보다 더 많이 섞기도 하고, 카라맬 색소를 첨가하기도 한다.분당 : 파우더 슈가라고 불리며, 밀가루처럼 곱게 간 설탕이다.각설탕얼음설탕, 빙당 : 과실주에 주로 쓰인다.과립당 : 냉음료나 과일의 드레싱에 사용된다. 다공질의 과립형 설탕라파듀라 : 브라질 설탕을 의미힌다.파넬라 : 중남미에서 사용되어지는 설탕이다.자거리 : 인도에서 쓰이는 설탕이다.흙당 : 일본 오키나와의 설탕이다.홍당 : 중국 전통 설탕4.설탕의 종류5.사탕수수 설탕의 제조과정크게 분쇄->청징->결정화->분리 과정으로 이루어진다.사탕수수밭에 죽은 나뭇잎을 없애기 위해 불을 내고, 수확물을 거둔다. 그 후에 정제공장으로 옮겨진 후에 줄기는 잘라 가공되지 않은 사탕수수액을 방출시켜주기 위해, 커다란 롤러분쇄기에서 부셔진다.이 사탕수수액은 설탕, 먼지, 그리고 사탕수수조각들이 포함되어 있다.이 사탕수수 즙액은 산성이므로 석회를 첨가하여 불순물을 걸러내는 동시에 ph를 높여준다.석회는 단백질과 지방, 그 외 부유물을 침전시키는 역할을 한다. 용기 속에 가라앉은 불순물을 밑에서부터 제거한다.여기서부터 수산화칼슘이 쥬스에 더해지고, 이산화탄소가 그 혼합물을 통해 거품을 낸다.물에 녹지않는 칼슘복합체를 만드는 것으로 인해 쥬스가 명확해지는 것이다.수산화칼슘은 또한 쥬스의 PH레벨을 올려주는 역할을 하는데, 진흙이나 다른 불순물들을 주스 밖으로 내보낼 수 있는 폴리아크릴마이드 칼슘 복합체의 도움과 함께 작용한다.그 후에 쥬스는 활성탄으로 처리된 필터로 향한다.이렇게 여과된 쥬스는 증발기를 통해 수분을 제거시켜 걸죽해 진다.걸죽해진 쥬스는 만든 후에 남은 당밀을 발효 및 증류시켜 증류주인 럼을 만든다.원당은 사탕수수에서 설탕 만드는 과정을 거쳐 찌꺼기인 당밀을 제거한 후에 설탕 결정을 정제하여 남은 것으로 데메라라 설탕이 대표적이다. 토피와 비슷한 맛을 가지고 있는 것이 특징이다.무스코바도 설탕(Muscovado sugar) : 사탕수수즙에서 당밀이 함유된 상태로 부분 정제하여 만든 거친 과립상의 갈색 설탕.무스코바도 설탕(muscovado sugar)은 원당(raw sugar)을 부분적으로 정제한 거친 과립상의 갈색 설탕으로 바르바도스 설탕(barbados sugar) 또는 모이스트 설탕(moist sugar)이라고도 한다. 일반적으로 백설탕에 설탕을 정제하고 남은 찌꺼기인 당밀을 넣어서 갈색 설탕을 만드는데, 무스코바도 설탕은 사탕수수의 원액에서 당밀이 추출하여 다시 섞는 것이 아니라 당밀이 함유된 상태로 만든 설탕이다. 이 설탕은 진한 갈색으로 흑설탕보다는 입자가 거칠지만 부드럽고 촉촉하며 당밀 맛이 강하다.터비나도 설탕(Turbinado sugar) :수증기로 정제한 거친 과립상의 설탕.사탕수수(sugar cane)를 잘게 부수어 얻어낸 착즙액을 감압기와 원심분리기를 이용하여 결정화시킨 후에 증기로 세척과정을 거쳐 생산해낸 것으로 99%의 순수한 설탕과 1%의 당밀이 들어있다. 터비나도 설탕은 원당을 부분적으로 정제한 데메라라 설탕(demerara sugar)과 거의 비슷하지만 약간 더 정제된 거친 것이다. 터비나도는 과립상의 황갈색 설탕으로 당밀과 비슷한 달콤한 맛을 낸다.8.정제된 설탕의 진실설탕의 종류에는 크게 정제당과 비정제당 2가지로 나눌 수 있다. 우리가 흔히 먹고 있는 백설탕, 갈색설탕, 흑설탕은 모두 정제당이다.정제당은 말 그대로 사탕수수를 화학적, 물리적으로 여과시켜 만든 것으로 사탕수수에 원래 포함되어 있었던 몸에 좋은 자연 성분이 거의 제거되어 있다는 것이 특징적이다.성분을 살펴보면 정제당은 100% 당분만으로 이루어져 있고(흑설탕에 캐러멜 색소는 제외)비정제당은 사탕화 과정에서 정백당과 같은 거친 설탕을 마쇄하여 고운체를 통과시켜 얻어지게 되는데, 흡습성이 매우 높아 설탕이 덩어리지는 것을 방지하기 위하여 옥수수 전분을 3~5% 정도 첨가시킨다. 컨펙셔너 설탕은 아이싱하거나 생크림 케이크, 페이스트리, 파이, 과자 등의 표면에 데코레이션 용도로 뿌리기도 하는데, 습기를 잘 흡수하므로 요즘에는 잘 녹지 않도록 고안된 제품이 제과용으로 판매되기도 한다. 이것이 바로 아래 설명되어지는 데코스노우 이다.- 데코스노우시간이 지나도 녹거나 뿌옇게 변하지 않도록 밀 입자에 유지를 코팅한 백설탕의 한 종류 데코스토우.쉽게 변치 않아 제과 제빵에서 장식용으로 어울린다. / 티라미슈나 케잌위에 데코용으로 많이 사용되어진다. 분말 표면에 지방분이 코팅되어 있어 잘 녹지않는 점에서 슈가파우더랑 다르다.- 그라뉴당일상생활에서 주로 쓰이는 설탕의 종류인 분밀당(설탕 결정과 당밀을 함께 굳혀서 만든 제품)은 원료당과 정제당으로 분류하는데 그 중 정제당은 결정의 크기에 따라 결정이 비교적 큰 것이 싸라기 설탕(싸라기당), 결정이 작은 차당이다. 그래뉴당은 싸라기 설탕 중에서 결정이 가장 작은 설탕이다.백설탕보다 순도도 높고 물에 더 잘 녹는다. 독특한 맛이나 향이 있는 것이 아니고 설탕 본래의 순수한 단맛만 느낄 수 있어, 홍차나 커피 같이 특유의 향과 맛을 강조하는 기호 식품과 잘 어울린다. 광택이 있고 녹기 쉬워 음료 제조 시 사용하기 좋으며,제과 제빵에도 가장 많이 사용.- 검시럽 Gum syrup플레인시럽(plain syrup)을 오래 두면 바닥에 덩어리가 생기는 것을 막기 위해 아라비아의 검 분말을 넣어 끈기를 갖게 만든 시럽이다.심플시럽(simple syrup), 슈가시럽(sugar syrup)이라고도 불리는 플레인시럽(plain syrup)은 물과 설탕을 같은 비율로 섞어 끓이거나 중탕해서 만든 시럽이다. 이 시럽을 오래 두면 설탕 결정이 밑에 가라앉아 덩어리가 생기게 되는데, 이것을 방지하기 위해서 아라비아검 분말을 섞어서 끈기가 있도 발견한 마호메트 군대는 즉각 그 ‘페르시아 갈대’에 매료되어 정복지마다 사탕수수를 갖고 갔다. 710년에 정복된 이집트에도 군대와 함께 사탕수수가 들어갔다. 이집트인들은 고도로 발달한 농업 기술과 화학 지식을 동원해 사탕수수 재배 기술과 세척, 결정화, 정제 등의 설탕 생산 과정들을 발전시켰다. 사탕수수는 이집트에서 계속 서쪽으로 이동해 북아프리카를 가로질러 모로코까지 이르렀고 755년 마침내 지중해를 넘어 스페인 남부까지 이동했다.◇ 유럽에 설탕을 전파한 아랍설탕이 유럽에 전해진 것은 아랍인의 역할이 크다. 아랍인들은 8세기에 스페인을 정복하면서부터 유럽에 설탕을 전하기 시작했다. 11~13세기까지 벌어진 십자군 전쟁은 설탕 전파의 획기적인 계기가 되었다. 유럽인들은 아랍으로부터 설탕뿐 아니라 설탕 제조 기술까지 받아들여 시칠리아 등의 지중해 지역에서 사탕수수를 재배하기 시작했다.아랍과 지중해에서는 사탕수수를 재배하는 일이 무척 까다로웠다. 수확을 하기까지 12개월에 이르는 긴 시간이 걸렸고, 그 동안에 30여 차례 물대기 과정이 필요했다. 따라서 물을 다루는 고도의 기술과 조직적인 노동력이 필요했는데 아랍인들은 이러한 방면에서 아주 뛰어난 능력을 발휘했다. 이 시기에 유럽의 지중해 무역을 장악하고 있던 베네치아 상인들은 원당 무역에만 관여한 것이 아니라 정제 기술까지 가지고 있었다. 이로 인한 부의 축적은 나중에 르네상스의 발판이 되었다. 지중해 지역은 15세기까지 유럽 각지에 설탕을 공급하는 사탕수수 재배지로 각광받았다. 15세기 중엽에는 포르투갈과 스페인이 대서양의 아프리카 서해안 섬들에서 사탕수수를 재배했다.Tips / 이슬람의 설탕사원설탕이 다른 식품들과 잘 섞이는 성질을 이용하여 11세기 무렵 이슬람 국가에서는 명절이 되면 아주 많은 양의 설탕을 사용하여 갖가지 거대한 예술품을 만들고는 했다. 이때는 나무를 비롯한 각종 물건들을 만들고 심지어 완전히 설탕만으로 회교 사원을 짓기도 했는데 명절이 끝날 무렵에는 사람들을 초대하여 그것을 함께 먹어치우다.

농/수산학| 2016.12.23| 15페이지| 2,000원| 조회(313)

설탕, 사탕수수, 설탕의 역사, 설탕의 종류, 데메라라

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[전자기]솔레노이드의 자기장

‥ 솔레노이드의 자기장 ‥1. 실험 목적 : 코일에 전류가 흐르게 되면 자기장이 발생한다. 이러한 자기장에 영향을 미치는 요소에대해 알아보기 위하여 솔레노이드 내부의 자기장을 측정하고, 솔레노이드를 통과하는 전류값으로 계산한 이론적 수치와 비교한다.2. 실험 원리 :솔레노이드(Solenoid)1. Solenoid 의 기원솔레노이드의 그 뜻은 원통형으로 감은 전기 코일을 의미한다.코일을 원형으로 감고 전류를 흘리면 원의 내측에 자기장이 생기는데 여기에 자성 물질(철 등)을 접근시키면 원의 중심부로 순간 이동하게 된다. 즉 코일에 전기 에너지를 인가 함으로서 기계 에너지 즉 왕복 운동에너지로 변환시키는 장치 즉, 코일과 자성물질(쇠 막대)를 합쳐서 솔레노이드 라고 한다.위와 같은 원리로 자성의 극을 변환시켜 회전 운동을 발생시켜 역시 전기에너지를 기계에너지인 축의 회전 운동으로 변환시키는 장치를 합쳐 전기모터라 하는 것과 같다.2. 구조와 원리2.1 솔레노이드의 구 조솔레노이드는 대부분 코일(Coil)을 중심으로 자기력에 의해 움직이는 막대-플런저(plunger)-와 코일을 보호하기 위하여 만든 외측의 케이스(case) 와 내측코어(core)에 해당하는 연 자성 재료로 자기(磁氣) 장치가 만들어 진다.2.2 솔레노이드의 원 리매우 긴 솔레노이드 내부 영역의 자기장은 다음 식과 같다.B=**여기서은 4*(T?mA), I는 전류(A), n은 솔레노이드의 단위 길이 당 전선의 감은 횟수이다. 이 식으로부터 자기장은 코일의 반지름이나 코일 내부의 위치에 상관없음을 알 수 있다.내부 코일에 전류가 인가되면 코일을 둘러싸고 있는자기 회로에 자성이 발생되고 자기 회로의 자기장은 쇠 막대 (플런저)에 자기력(H)을 발생시켜 막대를 화살표 방향으로 순간 이동시키게 된다. 이때 쇠 막대와 코일을 합쳐서 솔레노이드 라 한다.2.3. 솔레노이드의 기능이러한 순간 동작의 기계에너지의 그 제조 과정이 간단하고 경제성이 있어 급속히 다양한 용도로 개발이 되었다. 예로 일상생활 용품에서 가정용품,건축물,자동차, 사무용품 등 범위는 매우 넓다.2.3.1 액튜에이터 기능-가정에서 초인종을 누르면 거실에서 버튼을 눌러 대문을 열어 주는데 이때대문에서 딸깍하는 소리는 내는 것이 바로 솔레노이드 액튜에이터이다.-자동차 리모컨을 눌러 문을 열고 닫는 행동은 바로 솔레노이드 액튜에이터를동작시키는 행동인 것이다. 솔레노이드 액츄에이터의 와 솔레노이드 밸브의 단면도는 다음과 같다.* 액튜에이터 단면도 * 파이롯트식 솔레노이드 밸브 단면도2.3.2 솔레노이드 밸브 기능- 솔레노이드 액튜에이터의 용도가 많아지면서 그의 응용 제품이 활발하게연구 개발되는 과정에서 나온 것이 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)이다. 초기에는 액튜에이터 와 밸브가 분리되도록 설계 제작되었으나 제품의 단순화를 위하여 밸브와 일체화 한 것이 즉 솔레노이드 밸브(전자 변)이다.3. 솔레노이드의 발전 과정3.1 솔레노이드 는 그 동안 만은 발전을 가져왔으나 원리는 불변이다. 단지 기계적인 구조를 변환시켜 직선 운동을 원호 운동 에너지로 만든다든지 간접적인 방법으로 솔레노이드를 파이롯트 화하는 등 출력을높이기 위한 노력의 결과로 만은 발전을 하여왔다.3. 기구 및 장치 : 자기장 센서(CI-6520), 전기증폭기(CI-6552), 패치코드(SE-9750),솔레노이드(SE-8563)4. 실험 방법 : 자기장 센서로 원통 모양의 솔레노이드 내부의 자기장 세기를 측정한다. 솔레노이드에 흘려주는 직류 전류는 전력 증폭기를 사용하여 공급한다.DataStudio 또는 ScienceWorkshop을 이용하여 솔레노이드 내부이 자기장과 솔레노이드에 흐르는 전류의 측정값을 기록한다. 솔레노이드 내부에서 측정된 자기장을 단위 길이 당 전선의 감은 수와 전류에 근거하여 계산한 이론적 자기장과 비교한다.PART1 컴퓨터 설치하기(1) ScienceWorkshop의 접속 장치를 컴퓨터에 연결하고, 접속 장치와 컴퓨터를 켜라.(2) 자기장 센서의 DIN 플러그를 접속 장치의 Analog Channel A에 연결하라.(3) 전력 증폭기를 Analog Channel B에 연결하라. 전력코드에 전력 증폭기 뒤에 꽂고 전력 코드의 플러그를 전기 콘센트에 연결하라.(4) 다음과 같이 이름의 파일을 열어라 : P58 Solenoid, data studioSignal Generator 는 DC 10.0V 의 출력으로 조정되어 있다. 데이터 측정의 시작과 종료에 따라자동으로 시작하고 멈추도록 ‘Auto’로 설정되어 있다.PART2 센서 보정하기와 실험 기구 설치하기본 실험에 사용 되는 자기장 센서와 전력 증폭기는 보정할 필요가 없다. 자기장 센서는 다음과 같이 자기장 세기에 정비례하는 전압을 만들어 낸다.센서의 범위는이다.(1) 1차/2차(Primary/Secondary) 코일 세트 중에서 2차(바깥쪽) 코일만 사용하라. 패치 코드로 전력 증폭기의 출력 단자와 솔레노이드의 입력 단자를 연결하라.(2) 솔레노이드와 자기장 센서를 움직여 센서의 끝을 솔레노이드 내부로 삽입하라.PART3 데이터 기록하기(1) 자기장 센서를 자기장의 근원에서 멀리 두고 센서 박스의 TARE 버튼을 눌러 센서의 수치를 0으로 만들어라.(2) 센서에서 RADIAL/AXIAL SELECT SWITCH를 클릭하여 AXIAL(축) 모드를 선택하라.(3) 센서를 솔레노이드 옆에 놓아라.(4) 데이터 측정을 시작하라. Signal Generator는 자동으로 시작할 것이다.(5) 디지털 표시 전류값을 Data section에 기록하라.(6) 센서 막대를 코일의 중간으로 집어넣어라. 코일 속의 센서를 방사상(지름방향)을 움직이면서 센서의 위치에 따라 컴퓨터의 수치가 변화하는지 관찰하라.(7) 코일의 양쪽 끝에서 멀리 떨어진 코일 내부의 중간지점에서 자기장의 축 성분 값을 읽고 기록하라. Data section에 수치를 기입하라.(8) 자기장 센서를 코일에서 빼고, RADIAL(지름) 모드로 전환하라. 자기장 센서를 자기장의 근원에서 멀리 두고 센서 박스에서 TARE 버튼을 눌러 센서의 수치를 다시 0으로 만들어라.(9) 센서 막대를 코일의 중간에 집어넣어라. Data section 에 자기장의 방사성분 값을 읽고 기록하라.(10) 솔레노이드 코일의 길이를 측정하라.데이터 분석하기(1) 측정된 전류, 코일의 길이, 코일의 감은 횟수를 사용하여 코일 안의 자기장의 이론적 수치를 계산하라.(2) 데이터를 이용하여 Lab Report section의 질문에 답하라.5.출처 :네이버 오픈백과 사전 - http://kin.naver.com/open100/

자연과학| 2006.03.10| 4페이지| 1,500원| 조회(1,859)

자기장, 솔레노이드, 전기장, 솔레노이드의 자기장, 솔레노이드의 전기장

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[전자기학]키르히호프법칙

‥ 키르히호프법칙 ‥? 실험 목적 : 옴(Ohm)의 법칙과 키르히호프(Kirchhoff)의 법칙을 이용하면, 임의의 회로에서 각각의 회로요소들과 분기호로에 대한 부하전압과 전류값에 대한 정보를 알 수 있다. 간단한 저항들과 기전력으로 구성된 회로를 구성하고 전압계 및 전류계를 사용하여 구성요소에 걸리는 전압과 회로에 흐르는 전류를 측정하면 이들 법칙의 유용성을 확인할 수 있다.시판되고 있는 색코드 저항은 3가지 색의 조합으로 저항값을 쉽게 알 수 있도록 해 놓았다. 이들 저항을 직렬 및 병렬 연결시킬 때 합성 저항값을 전류계와 전압계를 사용하여 측정하고, 색코드를 사용하여 계산한 이론치와 비교해 보는 과정을 통하여 전류계와 전압계의 사용 및 저항의 색코드에 익숙하게 될 것이다.? 실험 원리 :* 옴(Ohm)의 법칙저항이인 도체에 전압가 걸리면 이 도체에 흐르는 전류는 다음의 식과 같이 가 해준 전압에 비례하고 저항에 반비례한다.이것을 옴(Ohm)의 법칙이라 한다. 저항을 갖고 있는 도선 혹은 저항체들과 같은 회로구성 요소들을 연결하여 회로를 구성할 때, 이들을 연결하는 방법은 각 저항체에 흐르는 전류가 일정하게 되는 직렬연결과 각 저항체에 걸리는 전압이 일정하게 되는 병렬연결의 두 가지가 있다. 직렬연결의 경우 전압과 저항은 서로 비례 관계이므로 합성저항은이고, 병렬연결의 경우 전류는 저항과 반비례 관계이므로 합성저항은과 같이 계산된다.전압은 단위 전하가 갖는 전기적인 에너지로 단위는 볼트(Volt)이고, V로 표시한다. 전류는 단위시간 동안 임의의 단면을 수직으로 통과하는 전하량으로서 단위는 암페어(Ampere)이며, A로 표시한다. 저항의 단위는인데, 옴의 법칙으로부터이므로와 같은 단위이다.* 키르히호프의 회로법칙[Kirchhoff's circuit rules]전하량과 전기 에너지의 보존법칙을 구현하고 회로의 각 분기회로에서 전류의 값을 결정하는 다중순환회로에 대한 2가지 법칙.첫번째 법칙은 접합점정리이며 회로의 어떤 특정한 접합점으로 들어오는 전류의 합은 그 접합점에서 나가는 전류의 합과 같다는 것이다. 전하는 보존된다. 즉 전하는 갑자기 생기거나 없어지지 않으며 한 지점에서 쌓이거나 다른 지점에서 줄어들지 않는다. 두번째 법칙은 분기회로방정식이며, 한 전기회로의 각 분기회로에서 기전력(축전지나 발전기와 같은 에너지 생성원의 전기 기전력이나 전압)의 합은 그 회로에서의 각 저항을 통한 전압강하 또는 전위차의 합과 같다는 것이다. 에너지 생성원에 의해 전류를 운반하는 하전입자들에 주는 모든 에너지는 그 전하운반자들이 회로의 각 분기회로에서 유용한 일과 열손실로 잃어버리는 에너지와 같다.키르히호프의 2가지 회로법칙을 기초로 하여 각 분기회로의 전류를 포함하는 충분한 개수의 방정식들을 얻을 수 있으며 그 전류값들을 대수적인 방법으로 구할 수 있다. 키르히호프의 법칙은 복잡한 교류회로에도 적용되며, 약간 수정하여 복잡한 자기회로에도 적용할 수 있다.키르히호프의 법칙은 전류에 관한 제1 법칙과 전압에 관한 제2 법칙이 있다.제1 법칙은 전류가 흐르는 길에서 들어오는 전류와 나가는 전류의 합이 같다는 것이고,제2 법칙은 회로에 가해진 전원전압과 소비되는 전압강하의 합이 같다는 것이다. 위해서 설명한 부분을 그림으로 한번더 표현해 보면 다음과 같다.제1 법칙 -전류의 법칙회로에 가해진 전원전압으로 각 저항에는 전류가 흐르는데 저항 에 반비례하여 흐를 것이다.전원전압이 가해져 전체 회로에 흐르는 전류는 각 저항에 흐르 는 전류를 합한 것과 같게된다.7[A]가 회로에 흘러들어가 2[Ω]의 저항에 5[A]흐르고, 5[Ω] 의 저항에 2[A]흘러 합은 7[A]의 전류가 되는 것이다.제2 법칙 -전압의 법칙회로에서 가해진 전원전압은 저항3개로 나누어져 소비된다.즉 부하는 3개의 저항이 되고 각 저항마다 전압강하가 생길 것이다.각 저항의 전압강하를 모두 합하면 가해진 전원 전압이된다.6[V]=1+2+3* 회로구성요소들은 다음과 같이 간단한 기호로 표시한다.회로구성요소 중에서 저항은 그 크기를 따로 측정하지 않아도 되도록 10가지의 색 띠를 둘러 표시하고 있다. 10가지의 색깔은 각각 10진법에 필요한 숫자를 표시하는데 다음과 같다.이러한 색 띠를 보고 저항값을 알아내는 방법은 다음과 같다.저항값=()여기서 D는 표시된 저항값의 오차범위를 표시하는 색으로서 금색은 5%, 은색은 10%, 표시가 없는 것은 20%의 오차가 있음을 의미한다.? 실험 기구 :직류 가변전원 (0~20V) , 직류 전압계 (0~20V) , 직류 전류계(0~20mA) . 테스터(tester) . 색코드 저항 , 회로요소 연결용 전선? 실험 방법 : 전압이나 전류를 측정하는 계기는 영구자석의 양극사이에 설치된 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자기력의 크기를 측정하는 방식으로서 같은 원리로 구동된다. 그러나 계기 자체의 내부저항 값에 따라 전압 또는 전류계로 사용되며 연결하는 방식도 달라진다. 전압계는 원리적으로 내부저항이 매우 크기 때문에 흐르는 전류는 무시할 수 있을 정도로 매우 작다. 따라서 전압계는 전압을 측정하고자 하는 회로요소에 두 개의 단자를 병렬 연결시킨다. 이와 반대로 전류계는 내부저항이 무시할 수 있을 정도로 매우 작아서 전류계에 의한 전압강하는 거의 없기 때문에, 전류계를 회로에 연결하여도 기존의 회로에 흐르고 있던 전류의 크기에 영향을 주지 않는다. 따라서 전류계는 전류를 측정하고자 하는 회로에 직렬로 연결시켜 사용한다. 전압계나 전류계의 최대 측정한도를 초과하는 전압이나 전류가 흐를 경우, 이 계기는 파손될 우려가 많으므로, 사전에 대략적인 값을 예측하여 한도 내에서 사용하여야 한다. 또한 극성이 반대로 연결되면 계기의 바늘이 역으로 회전하여 파손될 우려가 있으므로 극성이 정확한지 미리 살펴야 한다. 근래 자주 쓰이는 디지털 계기는 이러한 불편을 어느 정도 해소시켰다.(1)직렬회로① [그림 4-1]과 같이 적절한 색코드 저항을 골라서 직렬로 연결하고 스위치를 열어 off 상태로 한다. 여기서 처음 사용할 저항은,,정도가 적당하다.② 저항이 직렬로 연결되어 있을 때, 각각의 저항에 걸리는 전압(전압강하)은 다음과 같다.,,여기서 I는 회로에 흐르는 전류로 키르히호프의 제 2법칙(식(5))을 이용하면따라서③ 위의 식 (8)에 의해 구한 전류값이 전류계의 한도를 초과하지 않는지 확인한다.④ 전원를 0이 되게 조절 손잡이를 돌린 후, 스위치를 on으로 하고, 전압계와 전류계를 보면서 전원의 전압이 10V가 될 때까지 서서히 조절손잡이를 돌린다.⑤ 전류계와 전압계를 보고, 회로에 흐르는 전류 I와 전원의 전압 V를 측정하여 기록한다.⑥ 각각의 저항에 걸린 전압를 전압계로 측정하고 기록한다.⑦ 측정한 전류와 각각의 저항에 걸린 전압을 사용하여의 실험값을 계산하고 기록한다.⑧ 이렇게 실험적으로 구한 저항값과 색코드의 저항값을 비교한다.⑨의 저항을 다른 것들로 바꾸고, 과정 ①~⑧을 반복한다.(2)병렬회로① [그림 4-2]와 같이 색 코드 저항을 골라서 연결하고 스위치를 열어 off 상태로 한다. 여기서 처음 사용할 저항은가 적당하다.② 키르히호프 제1법칙(식(4))을 회로의 B점에 적용하면 다음과 같다.점 B와 C사이의 전압을 V라 하면 병렬연결된 각각의 저항에 걸린 전압이 모두 같으므로 각각의 전류값은 다음과 같다.이들을 앞의 식에 대입하면이므로 합성저항은이 된다.③ 위의 식(12)에 의해 구한 전류값이 전류계의 한도를 초과하지 않는지 확인한다.④ 전원를 0이 되게 조절 손잡이를 돌린 후, 스위치를 on으로 하고, 전압계와 전류계를 보면서 전원의 전압이 10V가 될 때까지 서서히 조절손잡이를 돌린다.⑤ 전류계와 전압계로 보고, 회로에 흐르는 전류 I와 전원의 전압 V를 측정하여 기록한다. 이때를 이용하여를 계산하고 기록한다.⑥ 각각의 저항에 흐르는 전류를 전류계로 측정하고 기록한다. 전류를 측정하기 위하여 각각의 저항에 전류계를 연결할 때는 스위치를 off로 한다. 예로써을 측정할 때 전류계를의 + 또는 -쪽에 직렬로 연결한다. 이때 전류계의 극성이 올바르게 연결되고 있는지 반드시 확인한다.⑦ 각각의 저항에 흐르는 전류와 전압의 측정치를 사용하여의 실험값을 계산하고 기록한다.⑧ 이렇게 실험적으로 구한 저항값과 색코드의 저항값을 비교한다.

자연과학| 2006.03.10| 7페이지| 1,500원| 조회(878)

키르히호프, 옴, 옴의법칙

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[물리실험]반도체 정류회로

‥ 반도체 정류회로 ‥?실험 목적 : p-n 접합형 반도체다이오드를 사용하여 교류를 직류로 변환하는 정류회로의 제작을 통하여 정류회로를 이해하고 특성을 관찰한다.?실험 원리 : * 반파 정류회로 (half-wave rectifier circuit)반파정류회로는 그림 1과 같이 다이오드와 저항을 직렬 연결한 회로에 교류전원를 걸어준 회로이다. 이 회로에 흐르는 전류를 i라 하고, 다이오드 양단의 전압을 vD라 하고, Kirchhoff의 loop 법칙을 적용하면,,(1)즉(2)이 된다.그림 1. 반파 정류회로 그림 2. 반파 정류회로의 입출력 파형하나의 vS의 값에 대해, 구하고자 하는 전류 i는 식 (2)와 다이오드의 특성곡선을 연립하여 그래프로 풀 수 있다. 즉 그림 2와 같이 식 (2)와 다이오드의 특성곡선을 그래프로 그렸을 때 교점이 전류 i와 그 때 다이오드 양단의 전압 vD를 주게 된다. 이제 vS의 값이 시간에 따라 변하게 되면 식 (2)가 나타내는 직선(load line)이 평행 이동하게 되고, 교점의 위치도 달라지게된다. 그림 2에 의하면, vS < 0 일 때 교점의 전류값은 거의 0이 되고, vS > 0 이면 교점의 전류값은 vS가 커짐에 따라 커져 대략 vS와 비슷한 모양이 되는 것을 알 수 있다.출력 전압이므로 출력전압은 전류 i에 비례하게 된다. 따라서 입력 전압 vS와 출력 전압을 시간의 함수로 그리면 그림 2과 같아진다. 결국 출력 전압은 입력전압이 양일 때는 입력전압과 거의 같아지고, 입력전압이 음일 때는 거의 0이 되는데, 이를 반파 정류된 파형이라 한다.반파정류회로에서의 출력파형은, 다이오드를 양단에 걸린 전압에 의존하는 저항이라고 생각하여 구할 수 있다. 즉(3)이라 하자. 이상적인 다이오드에서 Rf ? 0 이고, Rr ?이다. 그러면, 출력전압은(4)이 되어, 그림 2과 같아진다.정류회로는 교류를 직류로 만드는 처음 단계이다. 따라서 부하에 공급된 직류전력의 교류입력전력에 대한 비율을 정류회로의 효율로 정의한다. 다이오드를 전압 의존형 저항이라 생각하면 반파 정류회로의 효율은(11)이 되어, 이상적인 반파 정류회로(Rf = 0)의 정류효율은 40.5 %가 된다.* 전파 정류회로 (full-wave rectifier circuit)그림 4. 중간 tap을 가진 변압기를 이용한전파 정류회로그림 5. Bridge 형 전파 정류회로전파 정류회로에는 그림 4와 같은 중간 탭을 가진 변압기를 이용한 전파 정류회로와 그림 5와 같은 bridge 형 전파 정류회로가 있다.그림 4에서 v > 0 일 때는 변압기의 출력단자들은 위에 있는 것일수록 높은 전위에 있게 된다. 이 때는 다이오드 D1에는 순방향전압이 걸리고 D2에는 역방향전압이 걸리게 되어, D1을 통해 부하저항에 전류(i1)가 흐르게 된다. v < 0 이 되면, D2에 순방향전압이 걸리게 되어, D2을 통해 부하저항에 전류(i2)가 흐르게 되는데, 이 때 i2의 방향은 i1과 같이 부하저항의 위에서 아래로 흐르게 된다. 이를 그림으로 그리면, 그림 6의 i1, i2와 같게 된다. 결국 부하저항을 통해 흐르는 총전류 i = i1 + i2는 그림 6의 마지막 그림과 같게 되는데, 이를 전파 정류된 파형이라 부른다.그림 5의 회로에서 v > 0 일 때는 그림의 윗쪽에 있는 점들이 아래쪽의 점들보다 높은 전위에 있게 된다. 따라서 D1과 D4는 역방향 바이어스 하에 있어 전류를 통하지 않고, D2와 D3는 순방향 바이어스가 걸려 전류를 통하게 된다. 결국 v > 0 일 때는 D2, RL과 D3를 거쳐 그림 6의 i1과 같은 전류가 흐르게 된다. 한편, v < 0 일 때는 D4, RL과 D1을 거쳐 전류가 흐르는데, 이 전류 i2가 부하전항을 흐를 때의 방향은 i1과 마찬가지로 위에서 아래로 흐르게 된다. 즉, i2의 모양은 그림 6의 세 번째 그림과 같고, 부하저항을 통해 흐르는 총전류 i = i1 + i2는 그림 6의 마지막 그림과 같은 전파 정류된 전류가 된다. 이상적인 bridge 형 전파 정류회로의 효율은 81 %로 반파정류회로의 두 배가 된다.

공학/기술| 2005.12.03| 3페이지| 1,000원| 조회(1,339)

반도체, 정류회로, 반도체 정류회로

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[물리실험]탄도진자실험

- 탄 도 진 자 -1. 목적탄동진자를 이용하여 발사체의 속도를 구한다.2. 이론탄동진자는 물리의 몇 가지 기본 법칙을 잘 증명해 주는 실험장치이다. 공이 탄동진자 속으로 쏘아지면 진자는 그림 7-1과 같이 위로 진동할 것이다. 진자가 도달하는 높이를 구하면 진자의 퍼텐셜 에너지를 계산할 수 있다. 이 퍼텐셜 에너지는 공과 충돌한 직후인 진동 시작점에서의 탄동진자 운동 에너지와 같다.진동하기 전 공의 운동 에너지와 충돌 후 진자의 운동 에너지를 같다고 볼 수 없다. 왜냐하면 공과 진자 사이의 충돌은 비탄성 충돌이고 비탄성 충돌일 때 운동 에너지는 보존되지 않기 때문이다. 그렇지만 운동량은 모든 형태의 충돌에서 항상 보존된다. 즉 충돌 전후의 진자의 운동량은 같다. 따라서 공의 질량과 공의 운동량을 안다면 공의 초기 속도를 쉽게 구할 수 있다. 공의 속도를 계산하는 데는 두 가지 방법이 있다. 첫 번째 방법은 근사방법으로 공과 진자가 그들이 결합되었을 때의 질량 중심을 한 질점으로 가정하는 것이다. 이 방법은 회전 관성을 고려 하지 않은 것이다. 이 방법은 덜 정확하지만 빠르고 쉽게 구할 수가 있다. 두 번째 방법은 계산시 진자의 회전 관성을 사용하는 것이다. 이 계산식은 좀더 복잡하고 진자의 관성모멘트를 찾기 위해 많은 자료들을 취할 필요가 있다. 이번 실험에서는 첫반째 기술한 방법으로 공의 초기 속도를 구해본다, 진자가 진동하여 꼭대기에 갔을 때 퍼텐셜 에너지는{DELTA PE=Mg DELTA { h}_{cm }이다. 여기서 M은 진자와 공이 결합된 질량 g는 중력가속도 {DELTA { h}_{cm }는 높이의 변화이다 그림 7.1에서 높이 변화{DELTA { h}_{cm }는{DELTA { h}_{cm }= { R}_{cm }(1-cos theta )이므로{DELTA PE=Mg {R }_{cm }(1-cos theta )이다. 여기서 {{ R}_{cm }은 회전축으로부터 진자와 공이 결합된 계의 질량 중심까지의 거리이다. 이 퍼텐셜 에너지는 충돌 직후로 진자의 운동 에너지와 같다.{KE= { 1} over {2 }M { { V}^{ 2} }_{p }충돌 후 진자의 운동량은 {{ P}_{p }=M{V }_{p }이므로 윗 식에 이 식을 대입하면{KE= { { { P}^{2 } }_{p } } over {2M }가 된다. 진자의 운동량에 대해 다시 정리하면{{ P}_{p }= SQRT { 2M(KE)}이다 이 운동량은 충돌 전 공의 운동량 {{ P}_{b }=m{V }_{b }와 같다 충돌 전후의 운동량을 같다고 놓고 KE 대신 퍼텐셜 에너지를 대입하면{m{V }_{b }= SQRT { 2 { M}^{2 }g{R }_{m }(1-cos theta ) }이다 그러므로 공의 속도{{ V}_{b }는{{ V}_{b }= { M} over {m } SQRT { 2g{R }_{cm }(1-cos eta ) }가 된다.{{3. 기구 및 장치1) 발사대 2) 저울3) 쇠공 4) 줄5) 탄동진자 6) 분동4. 실험방법1) 발사대를 그림 7.2와 같이 ball catcher와 같은 높이로 수평이 되도록 한다. 그리고 진자가 발사대와 닿지 않도록 그리고 수직으로 되어 있는가를 확인한다.2) 클램프가 진자 진동에 방해를 주지 않도록 하여 진자 밑받침대를 책상에 고정시킨다3) 각도지시기가 0�를 가리키도록 한다.4) 예비 실험으로 쇠공을 발사시켜 진자가 진동한 각도를 각도지시기로부터 읽는다.5) 각도가 작거나 너무 크면 진자 하단의 나사를 풀어 분동을 더 붙이던가 떼어내고 나사를 조여 1)의 과정을 반복하여 각도가 적당히 되도록 한다.6) 5)의 과정이 만족되면 받침대로부터 진자를 떼어내고 회전축 막대를 떼어낸다. 저울을 이용하여 진자에 박힌 쇠공과 전자의 질량을 함께 측정하여 기록한다.7) 쇠공만의 질량 m을 측정 기록한다, 진자에 회전축 막대를 다시 결합한다.8) 쇠공을 포함한 질량 중심을 찾기 위해 그림 7.3과 같이 줄을 이용하여 고리를 만들어 고리 안에 진자 회전축 막대를 끼어 넣은 다음 고리를 옮겨 가면서 진자가 균형을 이루도록 한다. 균형이 잡히는 고리의 위치에서 회전축까지의 거리{{ R}_{m }을 측정하여 기록한다.9) 받침대에 다시 진자를 고정시키고 잘 진동하는지 확인한다. 그리고 각도지시기가 진자 a막대의 오른편에 있는지 꼭 확인한다.10) 진자에 박힌 쇠공을 빼어내 발사체에 쇠공을 넣고 각도지시기를 2)에서 측정된 각도보다 1∼2�작은 위치에 놓는다.11) 쇠공을 발사시켜 진자에 도달하는 각도 를 측정하여 기록한다. 10) 11)과정을 4번 더 반복하여 기록한다. 매번 각도지시기는 진자에 의해 도달한 각도보다 1∼2�작은 위치에 두고 실험을 한다

공학/기술| 2005.12.03| 3페이지| 1,000원| 조회(1,816)

탄도, 탄도진자, 탄도진자 실험

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