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목차

1. 측정값
2. 토의
3. 참고문헌

본문내용

1. 질문에 대한 토의
질문 1. 실험 2와 3에서 각각 측정한 와 은 같다고 할 수 있는가? 다르다면 어떤 값을 더 신뢰하겠는가?
실험 2에서 측정된 의 값은 2.987V이고 실험 3에서 측정된 의 값은 2.986V이다. 이 두 값은 약 0.001V크기만큼 차이가 났고 거의 비슷한 값임을 알 수 있다. 이론적으로 두 전압은 신호발생기의 출력전압이기 때문에 같은 값으로 측정되어야 하는 것이 맞다. 하지만 약간의 오차가 발생했고 이는 회로를 구성하는 전선들 사이에 전자기기가 있어 실험에 영향을 주었거나, 계기오차, 우연오차 등으로 오차가 발생했을 것으로 생각했다. 두 값 중 더 신뢰할 수 있는 값은 실험 3의 전압 측정값인 인 것 같다. 두 전압값 모두 공진 주파수일 때, 측정한 전압의 최댓값이기는 하지만, 실험 3은 그래프를 통해 전압의 그래프 형태를 확인할 수 있기에 더 정밀한 전압의 최댓값을 구할 수 있다고 생각했기 때문이다.

질문 2. 전류 대 주파수의 그래프는 공진주파수에 대해 대칭인가 아닌가. 그 이유를 생각해보자.
주파수가 공진 주파수일 때, 전류는 저항 값이 최소가 되기 때문에 최대값을 가지게 된다. 실험 1에서의 공진주파수는 180Hz임을 확인했고, 실험 1 전류 대 주파수의 그래프에서 주파수가 공진주파수보다 작을 때, 주파수가 증가함에 따라 전류는 증가하고, 주파수가 공진주파수를 넘었을 때는 주파수가 증가함에 따라 전류가 감소하는 것을 볼 수 있다. 결론적으로 전류 대 주파수의 그래프는 전류가 공진주파수를 기준으로 증가하다 감소하므로 공진주파수에 대해 대칭이라고 볼 수 있다. 그러나 주파수에 대한 전류의 기울기까지 완전히 대칭이라고 하기에는 어려움이 있다.

출처 : 해피캠퍼스

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1. 측정값
2. 계산 및 결과
3. 토의
4. 참고문헌

본문내용

질문 4. 반파정류회로와 비교할 때 그림 20.7의 회로에서 다이오드 D2의 역할은 무엇인가?
실험 1에서 A1-A2의 출력전압 와 A2-A3의 출력전압 을 측정했던 것을 보면 A1-A2의 경우 전압의 양, 음이 입력전압과 같은 부호를 띠지만, A2-A3의 경우 부호가 반대라는 것을 확인할 수 있고, 실험 1에서의 두 그래프에서도 확인해볼 수 있다. 그러므로 입력전압이 양일 때 A1-A2에 양의 방향으로 전압이 걸리고 입력전압이 걸리는 반면 A2-A3에는 음의 방향으로 전압이 걸리게 될 것이다. 다이오드는 양의 전압이 걸릴 때에만 전류를 흘려주는 정류작용을 하게 된다. 그렇기에 A1-A2와 A2-A3의 경우 번갈아가면서 전류를 저항으로 보내주게 되는 것이다. 다이오드 D2는 A2-A3구간에서 전압을 걸러주는 역할을 하게 된다. 이렇게 정류되어진 전압의 그래프는 실험 3의 전파정류회로의 그래프와 같이 나오게 되는 것이다. 또한 변압기와 다이오드 두 개를 사용하면 각각의 다이오드가 양의 전압값과 음의 전압값을 받아들이면서 한 주기 내내 전류가 흐를 수 있게 할 수 있고 그림 20.7 회로에서의 다이오드 D2는 이 중 음의 전압값을 받아들이는 역할을 수행한다.

질문 5. 주파수를 상승시킬 때 출력전압의 평균값은 어떻게 변화하는가?
출력전압의 평균값은 실험 4에서 구한 최댓값과 최소값의 평균으로 구하였다. 위에서 구한 출력전압의 평균값은 60Hz일 때는 1.118V, 120Hz일 때는 1.273V, 300Hz일 때는 1.484V로 계산되었다. 평균값들을 보면 주파수가 상승함에 따라 출력전압의 평균값 또한 증가하는 경향을 볼 수 있다. 이는 필터회로로 들어가는 전압의 주기가 점점 빈번해지면서 강하되는 시간 자체가 매우 작아지기 때문에 발생하는 현상이다. 이런 현상은 실험 4의 그래프에서도 확인할 수 있다.

출처 : 해피캠퍼스

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1. 측정값
2. 계산 및 결과
3. 토의
4. 참고문헌

본문내용

[3] 토의
1. 질문에 대한 토의
질문 1. 실험 1에서 는 주파수가 60Hz, 120Hz일 때 어떻게 서로 다른가? 그 이유는 무엇인가?
실험 1 60Hz에서 는 1.534A, 120Hz에서는 1.102A로 60Hz에서의 최대 전류값이 120Hz에서의 최대 전류값보다 0.432A만큼 크게 측정됨을 확인할 수 있다. 코일 1의 전류는 교류이므로 라고 할 수 있다. 이 의 값은 –1과 1 사이의 값을 가져 전류의 최대 값은 주파수와 상관없이 항상 같아야 한다. 또한 는 주파수가 아닌 저항과 전압의 값에 따라 변하므로 이론적으로 같은 값을 가져야 한다. 다른 측면으로 바라본다면 전류가 흐르는 코일1의 영향을 받아 코일 2에 기전력이 유도된다. 코일2에 유도되는 기전력은 이다. 그리고 코일1의 흐르는 전류는 교류전류이며, 시간에 따라 로 변화한다.
이기에, 라고 할 수 있으며 이식을 로 정리할 수 있다. 실험에서 도출한 값을 보면 60Hz일 때의 최대전압 0.645V, 120Hz일 때의 최대전압은 0.996으로 120Hz일 때는 60Hz일 때의 최대전압이 약 1.54배 큰 것을 확인했다. 이는 주파수를 2배 증가시켰더니 전압이 약 1.54배 증가한 것으로 볼 수 있다. 두 의 값은 0.432A만큼의 차이가 발생했지만, 이는 실험에서 발생한 미세한 오차가 발생함을 알 수 있다. 그러나 이론적으로는 두 값이 같아야 함을 알 수 있다. 오차의 원인으로 실험 중 영향을 미칠 수 있는 전자기기들이 실험기구 옆에 있어 자기장의 영향을 받았거나 전선이 잘 연결되지 않은 점 등 여러 오차로 인해 의 두 값이 달랐던 것이다.

질문 2. 실험 1의 결과에서 와는 실험 오차 내에서 서로 같다고 할 수 있는가? 이로부터 어떤 결론을 내릴 수 있는가?
이론값과 실험값의 상대오차를 각각 구해보면

임을 확인할 수 있다. 60Hz일 때는 약간의 오차가 발생했다고 할 수 있지만 120Hz일 때의 오차율은 거의 오차가 없다고 할 수 있을 정도로 작은 오차율이 계산됐다. 이렇게 둘 다 약간의 오차가 있지만 과 는 실험 오차 내에서 서로 같다고 할 수 있다. Faraday의 법칙을 사용해 유도한 상호인덕턴스의 값인 와 상호인덕턴스의 정의에 의한 값인 이 서로 같고, 실험 1을통해 Faraday의 법칙이 성립한다는 결론과 Faraday의 법칙으로부터 상호인덕턴스를 유도하는 식이 옳다는 결론을 내릴 수 있다.

출처 : 해피캠퍼스

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1. 측정값
2. 토의
3. 참고문헌

본문내용

이번 실험은 전류가 흐르는 원형도선의 자기장을 관찰하고, 자기장과 전류와의 관계, 그리고 자기장과 거리와의 관계를 검토한다. 또한 지구자기장의 정밀측정을 통해 지구자기장의 크기와 방향을 파악하는 것을 목적으로 하는 실험이었다.
실험 1에서는 원형 도선에 전류를 흘려줌에 따라 도선 주변에 형성된 자기장의 영향을 받는 나침반의 바늘이 가리키는 방향을 살펴보았고 이에 의한 자기장의 방향을 알아보았다.
0.3A의 전류가 시계방향으로 흐를 때, 나침반의 바늘이 최소전류인 0A일 때의 방향에서 약 90도정도 서쪽으로 회전하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 –0.3A의 전류가 반시계 방향으로 흐를 때, 나침반의 바늘이 최소전류인 0A일 때의 방향에서 약 90도 정도 동쪽으로 회전하는 것을 관찰할 수 있었다. 전류의 방향으로부터 자기장의 방향을 기술하는 물리학 법칙에는 앙페르의 오른나사 법칙이 있고 이 법칙으로 위의 사실을 설명할 수 있다. 전선에 전류가 흐를 때 전선 주위에는 자속이 발생하여 회전하는 자기장이 형성되는데, 그 자속의 발생 방향이 오른나사가 회전하는 방향으로 발생한다는 것이며, 엄지는 전류의 방향이 되고 네 손가락을 감은 방향은 자기장의 방향이 된다. 즉, 전류가 시계방향으로 흐른다면 원형 코일 내 자기장은 정면에서 바라보았을 때 들어가는 방향, 전류가 반시계 방향으로 흐른다면 자기장은 정면에서 바라보았을 때 나오는 방향으로 형성될 것이다. 따라서 시계방향일 때는 N극의 방향이 서쪽, 반시계 방향일 때는 N극의 방향이 동쪽임을 알 수 있고 앙페르의 오른나사 법칙을 통해 측정한 자기장의 방향은 전류의 방향으로부터 예측할 수 있는 자기장의 방향과 일치함과 전류의 방향이 바뀌면 자기장의 방향도 바뀌게 됨을 알아볼 수 있었다. 하지만 솔레노이드에 의한 자기장의 경우 솔레노이드 내부에서 자기장의 방향은 오른손 네 손가락을 전류의 방향으로 감아쥘 때 엄지손가락이 가리키는 방향이 된다는 점도 알아볼 수 있었다.

출처 : 해피캠퍼스

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1. 측정값 및 계산
2. 토의
3. 참고문헌

본문내용

1. 질문에 대한 토의
질문 1. 충전이 시작되는 시간 또는 방전이 시작되는 시간인 를 위의 6에서와 같이 정의할 때 오차는 대략 얼마나 될까? 이 오차를 줄이는 방법은 어떤 것이 있을까?
전압 센서의 측정값에서 10초 부근의 전압이 에서 벗어나는 순간을 찾아 전압이 인 마지막 순간을 충전실험의 시작점 는 9.995초로 기록됐다. 그래프를 통해 10초 부근인 9.995초에서 의 값을 갖는 것을 확인했고 이론적으로 10초 부근에서 가 측정되어야 한다. 이로서 이론값과 실험값이 크기 만큼 오차가 발생했음을 알 수 있다. 또한 5초 부근의 전압이 최대값을 유지하는 마지막 순간을 찾아 방전의 시작점인 는 4.995초로 기록됐다. 그래프를 통해 5초 부근인 4.995초에서 의 값을 갖는 것을 확인했고 이론적으로는 5초 부근에서 가 측정되어야 한다. 이로서 이론값과 실험값이 크기만큼 오차가 발생함을 알아볼 수 있었고 오차율을 구할 수 있었고 임을 확인할 수 있었다. 이렇게 두 가지 오차의 크기를 확인해볼 수 있었고 두 값 모두 매우 작은 오차의 크기를 갖는 것을 확인했다. 이런 오차가 발생한 이유는 회로의 연결이 잘 이루어지지 않았거나, 회로가 오래되었거나, 주변에 있는 전선에 의한 영향을 받아 오차가 발생하는 등의 오차를 생각해볼 수 있었다. 우리는 실험할 때 로 설정하고 실험을 진행했다. 하지만 측정하는 진동수 즉, Hz를 더 세분화하여 시간에 대한 전압 값을 측정한다면 더욱 정확하게 분석할 수 있을 것이고 이로 인해 위의 오차를 줄일 수 있을 것이다.

질문 2. 위의 분석으로부터 축전기의 충전, 방전현상이 식 (2)와 (3)의 지수함수형 변화라고 인정되는가?

출처 : 해피캠퍼스

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1. 측정값
2. 계산 및 결과
3. 토의
4. 참고문헌

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실험과정 및 결과에 대한 토의
이번 실험은 저항의 색 코드와 디지털멀티미터의 사용법을 익히고, Kirchhoff 법칙과 전기저항의 직렬 및 병렬연결의 특성을 확인하는 것을 목적으로 하는 실험이었다.
실험 1에서는 저항 연결판에 있는 6개의 저항 각각에 대해 색 코드를 순서대로 기록하고 저항값과 허용오차를 측정하여 해당 저항값이 지정된 오차 범위 내에 들어오는지 확인해보았다. 실험 1로부터 도출된 표를 참고로 1번부터 6번까지 각각의 측정 저항값과 표시저항의 오차율을 계산해보았고 그 결과
1번 : 허용오차 범위 :, 측정한 저항값과 표시저항의 오차율: 0.392%
2번 : 허용오차 범위 :, 측정한 저항값과 표시저항의 오차율: 0.976%
3번 : 허용오차 범위 :, 측정한 저항값과 표시저항의 오차율: 0.100%
4번 : 허용오차 범위 :, 측정한 저항값과 표시저항의 오차율: 0.500%
5번 : 허용오차 범위 :, 측정한 저항값과 표시저항의 오차율: 0.227%
6번 : 허용오차 범위 :, 측정한 저항값과 표시저항의 오차율: 0.896%
임을 확인했다. 모두 측정한 저항의 값들이 색 코드로 표시한 값으로부터 허용오차 범위 내에 들어오는 것을 확인했다.
실험 2에서는 지정된 전류 내에서 실험이 진행되도록 하는 CC모드를 사용하고 설정하는 방법에 대해 알아보았다. CC모드는 Constant Current의 약자이고 전원 공급전류의 한계값을 설정하기 위한 것이다. 실험에서 사용될 전류의 최대값은 설정하였다. 실험 2를 진행할 때 측정된 저항의 값은 으로 측정되었고 전류의 값 로 측정되었다. 실험 2의 결과 값을 보면 전압의 크기가 점점 증가할수록 저항의 크기가 아주 미세하게 감소하는 경향성을 찾아볼 수 있다. 필요 이상의 전류와 전압이 가해진다면 저항 소자는 회로 내에서 올바르게 작동되지 않을 것이고, 이런 전류와 전압이 저항소자에 가해지게 된다면 저항소자가 정상적으로 작동되지 않고 저항소자가 타버릴 가능성이 높다.

출처 : 해피캠퍼스