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목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

가속도는 시간에 따라 속도가 변하는 정도를 의미하므로 그림(나)의 그래프에서의 기울기는 가속도이다. 가속도 관계식을 통해 수식을 하나 얻어낼 수 있다. 가속도는 a=(v-v_0)/t 로 표현이 가능하다. 그리고 등가속도 운동에서는
가속도가 계속 일정하므로 평균가속도와 순간가속도가 같아지게 된다.
즉, a=a_avg=(v-v_0)/t이고, 해당 식을 정리해보면 위와 같은 수식을 얻을 수 있다.
v=v_0+at (수식1)
관계식을 통해서도 수식1을 얻을 수 있지만, 적분을 통해서도 이를 구할 수 있다. 가속도의 정의 a=ⅆv/ⅆt 의 양변을 적분해서 유도한다.
dv=aⅆt 이고 양변을 부정적분 해주면 ∫_(v_0)^v▒〖dv=∫_0^t▒adt〗, 등가속도 운동이라 a는
t 에 무관한 상수이므로, v-v_0=a(t-0) 즉 v=v_0+at 이 나오게 된다.
마지막으로 그래프를 통해서도 구할 수 있다.

그림(가)의 면적=Δv이고, Δv= v-v_0=at이다.
또한 변위 관계식을 통해서도 하나의 수식을 구해낼 수 있다. 변위는 평균속력과 시간의 곱이다. 즉,s=((v_0+v)/2)t 이고 s=1/2 vt+1/2 v_0 t, v에 수식1을 대입해주게 되면 s=1/2(v_0+at)t+1/2 v_0 t=v_0 t+1/2 at^2이 된다. s=x-x_0 으로도 표현이 가능하니, 대입해서 식을 정리해보면 아래와 같은 식을 얻을 수 있다.
x=x_0+v_0 t+1/2 at^2 (수식2)
수식1과 마찬가지로 수식2또한 적분 과정과 그래프로도 유도가 가능하다.
속도의 정의 v=ⅆx/ⅆt 의 양변을 적분해서 유도한다.
dx=vⅆt 이고 양변을 부정적분 해주면∫▒〖ds=∫▒vdt〗, 수식1을 v에 대입하게 되면
∫▒〖ds=∫▒〖〖(v〗_0+at)dt〗〗이 나오고, 해당 식을 풀어주면 x=v_0 t+1/2 at^2+c (c=적분상수) 근데 t=0일때 위치x=x_0이므로 c가x_0임을 확인 할 수 있다.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

RLC 회로란 회로의 이름 그대로 저항기와 축전기, 그리고 유도기를 포함하고 있는 회로이다. RLC 회로는 직렬 또는 병렬로 구성가능하다. 해당 그림에서 좌측은 직렬 연결의 RLC 회로를, 우측은 병렬 연결의 RLC 회로를 의미한다. 좌측의 RLC 직렬 연결 회로에 유도기 전력 장치를 연결하게 되면 해당 장치에 의해 유도된 교류기전력이 발생하게 되는데, 이를 식으로써 나타내면 아래와 같이 표현된다.
ϵ=ϵ_m sin⁡〖ω_d 〗 t (수식10)
저항기와 유도기, 그리고 축전기가 직렬로 연결돼있기에 해당 회로에 흐르는 전류는 다음의 수식을 통해 계산이 가능하다.
i=I sin⁡〖〖(ω〗_d t-ϕ)〗 (수식11)
그러므로 실험에서 Capstone Program을 통해 전류 값과 시간차 값을 구하게 된다면, 이로부터 위상차 ϕ와 진폭, 각진동수등을 구할 수 있다.
3.6. 교류 저항기 회로
저항기 회로란 좌측의 그림처럼 직렬 회로에 하나의 저항기, 그리고 교류 기전력을 공급해주는 전압 공급 장치로 이루어진 회로이다. 키르히호프의 제2법칙인 전압 법칙에 의하면 폐회로 내의 전압의 합은 모두 0이고, 이를 수식으로 표현해주면 다음과 같다.
ϵ=-v_R=0 (수식12)
또한 해당 수식을 기전력 표현의 또다른 식인 (수식10)에 대입 해주면 다음과 같은 식이 나온다.
v_R=ϵ_m sin⁡〖(ω_d t)〗 (수식13)
해당 식에서 저항기에 공급되는 교류 전압 차의 진폭 V_R은 교류 기전력의 진폭과도 같기에
v_R=V_R sin⁡〖(ω_d t)〗 (수식14)
로 표현이 가능하고, 측정값이 전류이므로 이를 전류에 대한 수식으로 바꿔주기 위해 옴의 법칙 V=IR을 적용해주면 다음과 같은 식이 표현된다.
i_R=v_R/R=V_R/R sin⁡〖(ω_d t)〗 (수식15)
또, 전류 수식 i=I sin⁡〖〖(ω〗_d t-ϕ)〗 을 위의 식에 대입해주면 최종적으로 다음의 수식이 나온다

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

2. 실험 목적
2.1. 한 학기 동안 배운 내용을 응용하여 문제를 해결한다. 미지 부품의 종류를 구할 때는 전류와 전압 간의 위상차를 측정하여 해당 부품이 어느 부품인지를 알 수 있을 것이며, 용량을 구할 땐, RC회로에서의 전하, 전류 함수 등을 이용하면 구할 수 있을 것이다. 실험을 통해 해당 가설이 맞는지 확인해본다.
2.2. 한 학기 동안 배운 내용을 응용하여 문제를 해결한다. 유도기가 이론값과 달리 위상관계에서 약 30% 정도의 오차를 보이는 이유는 그 안에도 추가적인 내부 저항값이 존재하기 때문일 것이다. 또한 그 저항의 용량은 RLC 회로에서의 임피던스(Z) 값을 이용하면 구할 수 있을 것이다. 실험을 통해 해당 가설이 맞는지 확인해본다.

3. 이론 및 원리
3.1. 저항
저항이란 저항기가 갖는 물리적 특성으로, 도선 내에서 전류가 흐르는 것을 방해하는 정도를 나타낸다. 저항의 기호는 R로, 전류 밀도의 정의 J=σE 로부터 유도가 가능하다. 사용될 식을 미리 구해보면 다음과 같다.
J=i/A=Eσ→E=i/Aσ (수식1)
도선이 두 평행 판의 구조를 갖는다고 생각해보면 도선의 두 지점에서의 전위차는 평행판에서의 전위 식인 V=EL (L:도선의 길이)와 같고, 앞서 유도한 E값을 이에 대입해주면 다음과 같다.
V=L/Aσ i (수식2)
해당 값에서 L/Aσ을 저항으로서 정의하며 위의 식에서 해당 값을 R로 바꿔주면 옴의 법칙이 만들어지는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 전압이 일정할 때 저항 값이 클수록 흐르는 전류는 적어진다는 저항의 물리적 특성을 다시 확인할 수 있다. 비저항이 물질의 특성인것과는 달리 저항은 물체의 특성에 해당하는데, 이는 저항의 정의에서 확인할 수 있다. L/Aσ에서 A는 도선의 면적, L은 도선의 길이이다. 즉, 저항은 도선의 길이에 비례하고 면적에 반비례한다는 사실을 알 수 있다.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목
편광(Polarization), 반사, 굴절

2. 실험 목적
빛에 대한 기본적 성질들을 바탕으로 전자기파로서의 빛이 광학 부품인 편광기에 의해 편광 될 때, 편광기를 통과한 빛의 세기의 변화 경향성을 관찰해보고, Malus의 법칙에 대해 탐구해본다. 또한 빛의 반사 법칙과 굴절 법칙을 실험적 과정으로 성립함을 관찰해보고 직접 각을 구해본다.

3. 이론 및 원리
3.1. 편광
전자기파가 어느 방향으로 진행할 때, 그에 존재하는 전기장이나 자기장이 특정 방향으로 진동하는 현상을 편광이라 한다. 좌측의 그림은 전기장이 진행방향을 기준으로 상하로 진동하는 것을 확인할 수 있고, 자기장은 좌우로 진동하는 것을 확인할 수 있다. 진행방향을 x축, 그에 대한 상하로의 방향을 y축으로 설정한다면, 전기장E를 포함하는 평면은 진동 평면을 의미하며 방향을 고려하여 y축 방향으로 평면 편광 되어있다고 표현한다. 만약 이를 x축을 정면에서 바라보는 방향에서 본다면 전기장은 상하의 위치가 y축을 따라 지속적으로 변화한다는 것을 알 수 있고, 수직으로 편광된 빛이 지면으로부터 나오기 때문에, 전기장 또한 모두 수직이다.
3.2. 편광된 빛
일상생활에서 주로 접하는 광원으로부터 나오는 전자기파는 전파 중 전기장의 편광면이 무작위로 빠르게 변하는데 이를 곧 비편광 돼있다고 표현한다. 앞서 작성 하였듯이, 주어진 한 점에서의 전기장은 파동의 진행 방향과 수직인 (y축) 평면상에서의 방향을 바꾸게 된다. 그렇기에 어느 시간 간격 동안 정면에서의 진동 방향을 나타낸다면, 이는 좌측의 그림과 같이 수많은 방향으로의 화살표를 이용하여 표현해야한다. 그림에서의 전기장을 각각 y축, z축에 관한 성분으로 표현한다면, 알짜 y성분은 y축에 평행하도록, 알짜 z성분은 z축에 평행하도록 진동할 것이다. 이러한 방법으로 비편광된 빛을 y-z 평면에 표현한다면, 이는 두 개의 편광된 파동의 중첩으로 표현이 가능하다.

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목
빛의 간섭(interference)와 회절(diffraction)

2. 실험 목적
빛에는 여러가지 근본적인 특성이 존재한다. 이러한 특성을 알아보기 위한 여러가지 현상이 존재하는데, 그 중 가장 대표적인 것이 빛의 간섭과 회절 현상이다. 빛의 간섭과 회절 현상은 빛의 파동성을 명확하게 드러내기도 하고, 이는 오늘 날의 첨단 광학 실험에서도 이용이 된다. 해당 실험에서는 단일 슬릿, 이중 슬릿을 이용하여 간섭 현상과 회절에 의한 간섭 효과를 실험적으로 관찰하여 측정한 정보를 바탕으로 실험에 사용된 슬릿 사이의 간격이나 폭 등을 구해본다.

3. 이론
3.1. 전자기파
우리가 색을 인지할 수 있게 해주는 가시광선은 전자기 복사선의 한 종류이다. 또한 전자기 복사선은 복사에너지라고도 알려져 있는데, 그 이유는 전자기 복사선이 공간을 통해 에너지를 전달하기 때문이다. 전자기 복사선은 가시광선 외에도 여러가지의 종류가 존재한다. 라디오파, 마이크로파, 적외선, 자외선 등이 그 예에 해당하며 자외선 쪽으로 갈수록 파장이 짧아진다. 전자기 복사는 전자기파라고도 한다. 전기가 흐를 때 그 주변에 전기장과 자기장이 동시에 발생하는데 이를 전자기장이라고 하며 여기서 생기는 파동을 전자기파라고 한다. 그렇기에 전자기 복사는 물을 통하여 이동하는 파동과 비슷한 특성을 갖는다. 파동과 같은 주기성을 보이는데, 이때 파동의 이웃하는 두 마루 사이의 간격을 파장 (wave length) 라고 한다. 일정한 점을 통과하는 파장의 개수 또는 주기를 1초의 시간으로 계산한 파동의 수를 파동의 진동수(f) 라고 하며 진동수는 주기의 역수(f=1/t)로도 표현이 가능하고 hz의 단위를 갖는다. 전자기 복사선에서 이러한 파동의 특성은 앞서 언급한것처럼 전기장과 자기장의 세기의 의한 주기적인 진동으로 인해 나타난다. 전자기 복사선에서 진동수와 파장은 반비례 관계를 갖는데, 이로부터 다음과 같은 식의 확인이 가능하다

출처 : 해피캠퍼스

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

2. 실험 목적
RLC 회로에서의 R은 저항을, L은 유도코일을, C는 축전기를 의미한다. 각각의 회로 부품들은 가해진 교류 전압에 대해 서로 다른 양상의 전류 반응을 보인다. 각 회로 부품들을 통해 발현된 교류 전류의 진폭 값은(크기) 직류에서 적용됐던 옴의 법칙이 적용돼, 같은 방식을 통해 소자의 용량들을 결정할 수 있다. 해당 실험에서는 입력교류전압, 발생된 교류 전류, 소자의 전기적 특징인 용량과의 상관관계에 대해 알아본다. 또한 RLC 회로에서 각각의 부품들을 직렬로 연결 후, 교류 전압을 가해주면 교류 전류의 위상과 크기가 각 소자에 대해 각기 다른 값들을 갖는데, 값들의 도출 과정을 알아본다. 해당 실험은 그동안 진행하였던 직류와는 달리 교류 방식의 전압 공급을 하므로, 직류 회로와는 다른 교류 회로에서의 특성들을 알아볼 수 있다.

3. 이론
3.1 RLC 회로
RLC 회로란 회로의 이름 그대로 저항기와 축전기, 그리고 유도기를 포함하고 있는 회로이다. RLC 회로는 직렬과 병렬로 구성 가능하며 해당 그림에서 좌측은 직렬 연결의 RLC 회로를, 우측은 병렬 연결의 RLC 회로를 의미한다. 좌측의 RLC 직렬 연결 회로에 유도기 전력 장치를 연결하게 되면 해당 장치에 의해 유도된 교류기전력이 발생하게 되는데, 이를 식으로써 나타내면 아래와 같이 표현된다.

출처 : 해피캠퍼스