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아주대 A+ 축전기와 전기용량

- 축전기와 전기용량 -결과 보고서5. 실험결과1. Step (15)- Plates Radius : r = 53mm- Plates Separation : Constant- Voltage : Variabled(mm)V(kV)m (kg)6mm= 0.006m4kV0.00282 kg6kV0.00616 kg8kV0.01092 kg10kV0.01728 kgd (mm)V (kV)m (kg)F=mg (N)C ={2Fd} over {V ^{2}} (pF)6mm4kV0.00282 kg0.027636 N20.73 pF6kV0.00616 kg0.060368 N20.12 pF8kV0.01092 kg0.107016 N20.07 pF10kV0.01728 kg0.169344 N20.32 pF계산과정)F = mg ( g= 9.8m/s ^{2})F _{1} = 0.00282 x 9.8 = 0.027636 NF _{2} = 0.00616 x 9.8 = 0.060368 NF _{3} = 0.01092 x 9.8 = 0.107016 NF _{4} = 0.01728 x 9.8 = 0.169344 NC ={2Fd} over {V ^{2}}C _{1} ={2F _{1} d} over {V ^{2}} ={2*0.027636*0.006} over {4000 ^{2}} = 0.00000000002073 F = 20.73 pFC _{2} ={2F _{2} d} over {V ^{2}} _{} ={2*0.060368*0.006} over {6000 ^{2}} = 0.00000000002012 F = 20.12 pFC _{3} ={2F _{3} d} over {V ^{2}} _{} ={2*0.107016*0.006} over {8000 ^{2}} = 0.00000000002007 F = 20.07 pFC _{4} ={2F _{4} d} over {V ^{2}} ={2*0.169344*0.006} over {10000 ^{2}} = 0.00000000002032 F = 20.32 pFd (mm)r (m)A =PI 3m ^{2}C _{theory} = epsilon _{0} A/dC _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.00882473193} over {0.006} pF = 13.0164795967 pFC _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.00882473193} over {0.008} pF = 9.76235969756 pFC _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.00882473193} over {0.01} pF = 7.80988775805 pFC _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.00882473193} over {0.012} pF = 6.50823979837 pF3. Step (17)- Plates Radius : r = 75mm- Plates Separation : Variable- Voltage : Constantd(mm)V(kV)m(kg)6mm8kV0.01501 kg8mm0.00688 kg10mm0.00417 kg12mm0.00260 kgd(mm)V(kV)m(kg)F=mg (N)C ={2Fd} over {V ^{2}} (pF)6mm8kV0.01501 kg0.147098 N30 pF8mm0.00688 kg0.067424 N20 pF10mm0.00417 kg0.040866 N10 pF12mm0.00260 kg0.025480 N7.4 pF계산과정)F = mg ( g= 9.8m/s ^{2})F _{1} = 0.01501*9.8 = 0.147098 NF _{2} = 0.00688*9.8 = 0.067424 NF _{3} = 0.00417*9.8 = 0.040866 NF _{4} = 0.00260*9.8 = 0.025480 NC ={2Fd} over {V ^{2}}C _{1} ={2F _{1} d} over {V ^{2}} ={2*0.147098*0.006} over {8000 ^{2}} = 0.00000000003 = 30 pFC _{2} ={2F= 0.128968 NF _{3} = 0.01876*9.8 = 0.183848 NC ={2Fd} over {V ^{2}}C _{1} ={2F _{1} d} over {V ^{2}} ={2*0.060564*0.006} over {6000 ^{2}}= 0.00000000002 = 20 pFC _{2} ={2F _{2} d} over {V ^{2}} _{} ={2*0.128968*0.006} over {6000 ^{2}} = 0.00000000004 = 40 pFC _{3} ={2F _{3} d} over {V ^{2}} _{} ={2*0.183848*0.006} over {6000 ^{2}} = 0.00000000006 = 60 pFDielectricSubstanced (mm)r (m)A =PI r ^{2} (m ^{2})C _{theory}only air60.075 m0.017671455m ^{2}26.065396125 pFAcryl + air3+337.487311280pFglass + air3+344.232187363pF계산과정)A =PI r ^{2} (m ^{2})PI *0.075 ^{2} = 0.017671455m ^{2}only air =C _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.017671455} over {0.006} pF = 26.065396125 pFAcryl + air =C=( {K _{1*} K _{2}} over {K _{1} +K _{2}} ) epsilon _{0} {A} over {d ^{` ^{'}}} =( {2.56} over {2.56+1} )*8.85* {0.017671455} over {0.003} pF = 37.4873112809pFglass + air =C=( {K _{1*} K _{2}} over {K _{1} +K _{2}} ) epsilon _{0} {A} over {d ^{` ^{'}}} =( {5.6} over {5.6+1} )*8.85* {0.017671455} over {0.003} 론값인C _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.00882473193} over {0.008} pF = 9.76235969756 pF과LEFT | {9.77-14.0} over {9.77} RIGHT | *100% = 43.30% 의 오차율을 가진다.d=10mm 일 때 구한 전기용량 C는C _{3} ={2F _{3} d} over {V ^{2}} _{} ={2*0.031458*0.01} over {8000 ^{2}} = 9.83*10 ^{-12} = 9.8 pF 이다.이는 이론값인C _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.00882473193} over {0.01} pF = 7.80988775805 pF과LEFT | {7.81-9.8} over {7.81} RIGHT | *100% = 25.48 % 의 오차율을 가진다.d=12mm 일 때 구한 전기용량 C는C _{4} ={2F _{4} d} over {V ^{2}} ={2*0.019796*0.012} over {8000 ^{2}} = 7.42*10 ^{-12} = 7.4 pF 이다.이는 이론값인C _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.00882473193} over {0.012} pF = 6.50823979837 pF과LEFT | {6.51-7.4} over {6.51} RIGHT | *100% = 13.67 % 의 오차율을 가진다.3. Step (17)d(mm)V(kV)m(kg)F=mg (N)C ={2Fd} over {V ^{2}} (pF)6mm8kV0.01501 kg0.147098 N30 pF8mm0.00688 kg0.067424 N20 pF10mm0.00417 kg0.040866 N10 pF12mm0.00260 kg0.025480 N7.4 pF1/d(mm)C - 1/d 그래프를 작성해 본 결과 전기용량 C가 전극간격의 역수 1/d 에 비례함을 알수 있었다.d=6mm 일 때 구한 전기용량 C는C _{1} ={2F _{1}전기용량 C 값은 7.42 pF Step(17)에서 전기용량 C 값은 7.4235 pF 이다.이를 통해 알수 있는 것은 극판의 면적이 좁은 Step(16)보다 극판의 면적이 넓은 Step(17)의 전기용량이 더 큼을 알수 있다.즉 다른 실험 변인이 같고 극판의 면적만 다를 때, 극판의 면적이 넓을수록 전기용량이 더 큼을 알수 있다.4. Step (19)DielectricSubstanced (mm)V (kV)m (kg)F=mg (N)Conly air66 kV0.00618 kg0.060564 N20 pFAcryl + air3+30.01316 kg0.128968 N40 pFglass + air3+30.01876 kg0.183848 N60 pFonly air일 때 구한 전기용량 C는C _{1} ={2F _{1} d} over {V ^{2}} ={2*0.060564*0.006} over {6000 ^{2}}= 0.00000000002 = 20 pF 이다. 이는 이론값인C _{theory} = epsilon _{0} A/d ={8.85*0.017671455} over {0.006} pF = 26.065396125 pF 과 30.3 %의 오차율을 가진다.Acryl + air일 때 구한 전기용량 C는C _{2} ={2F _{2} d} over {V ^{2}} _{} ={2*0.128968*0.006} over {6000 ^{2}} = 0.00000000004 = 40 pF 이다. 이는 이론값인C=( {K _{1*} K _{2}} over {K _{1} +K _{2}} ) epsilon _{0} {A} over {d ^{` ^{'}}} =( {2.56} over {2.56+1} )*8.85* {0.017671455} over {0.003} pF = 37.4873112809pF과 6.72%의 오차율을 가진다.glass + air 일 때 구한 전기용량 C는C _{3} ={2F _{3} d} over {V ^{2}} _{} ={2*0.183848*0.006} over {6000 ^

자연과학| 2021.04.08| 14페이지| 1,000원| 조회(214)

일반물리, 아주대, A+, 축전기와 전기용량

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아주대 A+ 전자의 e/m 측정

- 전자의 e/m 측정 -결과 보고서5. 실험결과Experiment 1 : Measuring e/mV(V)I(A)R(m)115010.03721501.250.02831501.50.026417510.04451751.250.03461751.50.027720010.04782001.250.03692001.50.0251022510.049112251.250.044122251.50.032{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} 의 식을 이용해서 전자의 e/m을 측정해 보자.α = 0.14mN = 140mu _{0} =4 PI TIMES 10 ^{-7}V(V)I(A)R(m)e/m115010.0372.7 TIMES 10 ^{11}21501.250.0283.0 TIMES 10 ^{11}31501.50.0263.1 TIMES 10 ^{11}417510.0442.2 TIMES 10 ^{11}51751.250.0342.4 TIMES 10 ^{11}61751.50.0272.6 TIMES 10 ^{11}720010.0472.2 TIMES 10 ^{11}82001.250.0362.4 TIMES 10 ^{11}92001.50.0253.5 TIMES 10 ^{11}1022510.0492.3 TIMES 10 ^{11}112251.250.0441.8 TIMES 10 ^{11}122251.50.0322.4 TIMES 10 ^{11}Average2.55 TIMES 10 ^{11}Reference1.7588 TIMES 10 ^{11}계산과정)1.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} ={2*150*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1*0.037) ^{2}} = 271,036,710,375 =2.7 TIM{-7} *1.5*0.026) ^{2}} = 311,740,606,177=3.1 TIMES 10 ^{11}4.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} ={2*175*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1*0.044) ^{2}} = 223,600,619,449 =2.2 TIMES 10 ^{11}5.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} ={2*175*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1.25*0.034) ^{2}} = 239,662,726,230=2.4 TIMES 10 ^{11}6.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}={2*175*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1.5*0.027) ^{2}} = 263,917,573,085 =2.6 TIMES 10 ^{11}7.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} ={2*200*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1*0.047) ^{2}} = 223,962,128,567 =2.2 TIMES 10 ^{11}8.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} ={2*200*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2(N mu _{0} IR) ^{2}}={2*225*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1*0.049) ^{2}} = 231,809,198,148 =2.3 TIMES 10 ^{11}11.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} ={2*225*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1.25*0.044) ^{2}} = 183,991,366,861=1.8 TIMES 10 ^{11}12.{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}={2*225*(5/4) ^{3} *0.14 ^{2}} over {(140*4 pi *10 ^{-7} *1.5*0.032) ^{2}} = 241,568,526,369 =2.4 TIMES 10 ^{11}Average{2.7+3.0+3.1+2.2+2.4+2.6+2.2+2.4+3.5+2.3+1.8+2.4} over {12} TIMES 10 ^{11} =2.55 TIMES 10 ^{11}6. 결과분석이 실험은 e/m 실험 장치를 통해 주어진 V,I와 관측된 R을 통해서{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}} 식을 통해 e/m을 계산하는 실험이다.V=150 I=1 R=0.037m 일 때,{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은2.7 TIMES 10 ^{11}이다.V=150 I=1.25 R=0.028m 일 때,{e} over {m} = {2Vu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은2.2 TIMES 10 ^{11}이다.V=175 I=1.25 R=0.034m 일 때,{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은2.4 TIMES 10 ^{11}이다.V=175 I=1.5 R=0.027m 일 때,{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은2.6 TIMES 10 ^{11}이다.V=200 I=1 R=0.047m 일 때,{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은2.2 TIMES 10 ^{11}이다.V=200 I=1.25 R=0.036m 일 때,{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은2.4 TIMES 10 ^{11}이다.V=200 I=1.5 R=0.025m 일 때,{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은3.5 TIMES 10 ^{11}이다.V=225 I=1 R=0.049m 일 때,{e} over {m} = {2V} over {B ^{2} R ^{2}} = {2V(5/4) ^{3} a ^{2}} over {(N mu _{0} IR) ^{2}}식을 이용하여 계산한 e/m 은2.3 TIMES 10 ^{11}이다.V=225 I=1.25 R=0.044m 일 11}과LEFT | {2.55-1.7588} over {1.7588} RIGHT | *100% 의 오차값 즉 44.99%의 오차값을 가진다.Experiment 2 : Motion of Electrons in Magnetic Field현상진공관을 돌리면 전자빔이 원이 아니라 나선형의 경로를 가지게 되는데, 시계방향으로 돌리면 전자빔의 윗부분이 뒤로 아랫부분이 앞으로 반시계방향으로 돌리면 전자빔의 윗부분이 앞으로 아랫부분이 뒤로 간다.분석진공관이 회전하지 않았을 때에는 전자의 이동 방향과 자기장의 방향이 수직이다 따라서 전자는 등속 원운동을 하게 되어 원의 경로를 가지게 된다. 하지만 진공관을 회전시키면 전자의 이동 방향과 자기장의 방향이 수직이 아니게 된다. 이 경우 입자는 자기장과 평행한 방향으로 등속도 운동을 하고 자기장과 수직인 방향으로는 등속 원운동을 하게 된다. 두 운동이 합쳐져 전자빔은 나선 운동을 하게 된다. 따라서 진공관을 시계방향으로 돌리면 전자빔의 윗부분이 뒤로 아랫부분이 앞으로 반시계방향으로 돌리면 전자빔의 윗부분이 앞으로 아랫부분이 뒤로 가게 되는 것 이다.Experiment 3 : Motion of Electrons in Electric Field현상편향판 사이의 전기장을 위쪽이 +, 아래쪽이 - 방향이 되도록 바꾸면 전자빔이 위쪽방향으로 올라가고, 전기장을 위쪽이 -, 아래쪽이 +방향이 되도록 바꾸면 전자빔이 아래쪽으로 내려간다.분석전자빔은 전자총에서 방출된 전자가 헬륨 원자와 충돌하여 방출되는 가시광선이다.이때 전자는 음전하를 가지고 있기 때문에 편향판을 이동방향에 수직이 되게 설치한 다음 편향판 사이의 전기장을 위쪽이 +, 아래쪽이 - 방향이 되도록 바꾸면 전자빔이 위쪽방향으로 올라가고, 전기장을 위쪽이 -, 아래쪽이 +방향이 되도록 바꾸면 전자빔이 아래쪽으로 내려가는 것이다.7. 토의 및 건의사항오차분석1. 우리가 전자빔의 반지름을 측정할 때, 육안으로 자를 가지고 전자빔의 반지름을 측정했다. 이때 반지름이 실제와 다르게 측정될수 생한다.

자연과학| 2021.04.08| 8페이지| 1,000원| 조회(111)

일반물리, 아주대, A+, 전자의 e/m 측정

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아주대 A+ 자기력

- 자기력 -결과 보고서5. 실험결과Experiment 1. Force vs CurrentCurrent(A)Mass (kg)1 ^{st}000.50.000051.00.000111.50.000172.00.000242.50.000283.00.000353.50.00044.00.000464.50.000525.00.0006Current(A)Mass(kg)Force(N)0000.50.000050.00049N1.00.000110.001078N1.50.000170.001666N2.00.000240.002352N2.50.000280.002744N3.00.000350.00343N3.50.00040.00392N4.00.000460.004508N4.50.000520.005096N5.00.00060.00588N계산과정)F = mg (g=9.8m/s ^{2})9.8m/s ^{2}*0.00005kg = 0.00049N9.8m/s ^{2}*0.00011kg = 0.001078N9.8m/s ^{2}*0.00017kg = 0.001666N9.8m/s ^{2}*0.00024kg = 0.002352N9.8m/s ^{2}*0.00028kg = 0.002744N9.8m/s ^{2}*0.00035kg = 0.00343N9.8m/s ^{2}*0.0004kg = 0.00392N9.8m/s ^{2}*0.00046kg = 0.004508N9.8m/s ^{2}*0.00052kg = 0.005096N9.8m/s ^{2}*0.0006kg = 0.00588NExperiment 2. Force vs Wire LengthLength (m)Mass (kg)1 ^{st}0.010.000140.020.000270.030.000450.040.000520.060.000850.080.00117Length(m)Mass (kg)Force (N)0.010.000140.001372N0.020.000270.002646N0.030.000450.00441N0.040.000520.005096N0.060.000850.00833N0.080.001^{2}*0.00085kg = 0.00833N9.8m/s ^{2}*0.00117kg = 0.011466NExperiment 3. Force vs Magnetic Field StrengthNumber of MagnetsMass (kg)1 ^{st}10.0000320.0000630.0000840.0001150.0001360.00015Number of MagnetsMass (kg)Force(N)10.000030.000294N20.000060.000588N30.000080.000784N40.000110.001078N50.000130.001274N60.000150.00147N계산과정)F = mg (g=9.8m/s ^{2})9.8m/s ^{2}*0.00003kg = 0.000294N9.8m/s ^{2}*0.00006kg = 0.000588N9.8m/s ^{2}*0.00008kg = 0.000784N9.8m/s ^{2}*0.00011kg = 0.001078N9.8m/s ^{2}*0.00013kg = 0.001274N9.8m/s ^{2}*0.00015kg = 0.00147NExperiment 4. Force vs AngleAngle (°)Mass (kg)Angle (°)Mass (kg)Angle (°)Mass (kg)-900.00037-300.00014300.00025-850.00037-250.00011350.00029-800.00037-200.0001400.00033-750.00037-150.00008450.00040-700.00036-100.00006500.00045-650.00033-50.00003550.00049-600.0003200600.00051-550.000350.00005650.00054-500.00025100.0001700.00056-450.00022150.00015750.00058-400.00020200.00018800.00061-350.00017250.00024850.00062900.00062Angle (°)Mass (kg)Force(N)Angle (°).003528N700.000560.005488N-650.000330.003234N650.000540.005292N-600.000320.003136N600.000510.004998N-550.00030.00294N550.000490.004802N-500.000250.00245N500.000450.00441N-450.000220.002156N450.00040.00392N-400.00020.00196N400.000330.003234N-350.000170.001666N350.000290.002842N-300.000140.001372N300.000250.00245N-250.000110.001078N250.000240.002352N-200.00010.00098N200.000180.001764N-150.000080.000784N150.000150.00147N-100.000060.000588N100.00010.00098N-50.000030.000294N50.000050.00049N000000계산과정 F = mg (g=9.8m/s ^{2})9.8m/s ^{2}*0.00037kg0.003626N9.8m/s ^{2}*0.00062kg0.006076N9.8m/s ^{2}*0.00037kg0.003626N9.8m/s ^{2}*0.00062kg0.006076N9.8m/s ^{2}*0.00037kg0.003626N9.8m/s ^{2}*0.00061kg0.005978N9.8m/s ^{2}*0.00037kg0.003626N9.8m/s ^{2}*0.00058kg0.005684N9.8m/s ^{2}*0.00036kg0.003528N9.8m/s ^{2}*0.00056kg0.005488N9.8m/s ^{2}*0.00033kg0.003234N9.8m/s ^{2}*0.00054kg0.005292N9.8m/s ^{2}*0.00032kg0.003136N9.8m/s ^{2}*0.00051kg0.004998N9.8m/s ^{2}*0.0003kg0.00294N9.8m/s ^{2}*0.00049kg0.004802.8m/s ^{2}*0.00017kg0.001666N9.8m/s ^{2}*0.00029kg0.002842N9.8m/s ^{2}*0.00014kg0.001372N9.8m/s ^{2}*0.00025kg0.00245N9.8m/s ^{2}*0.00011kg0.001078N9.8m/s ^{2}*0.00024kg0.002352N9.8m/s ^{2}*0.0001kg0.00098N9.8m/s ^{2}*0.00018kg0.001764N9.8m/s ^{2}*0.00008kg0.000784N9.8m/s ^{2}*0.00015kg0.00147N9.8m/s ^{2}*0.00006kg0.000588N9.8m/s ^{2}*0.0001kg0.00098N9.8m/s ^{2}*0.00003kg0.000294N9.8m/s ^{2}*0.00005kg0.00049N6. 결과분석Experiment 1. Force vs CurrentForce (N)Currnet (A)Q전류와 자기력의 관계는 어떠한가? 도선에 흐르는 전류의 변화는 자기력에 어떤 영향을 준다고 할 수 있는가?A위 그래프에서 볼 수 있듯이 전류와 자기력의 관계는 서로 정비례관계 이다.자기력은 F = L I X B ( L=전선길이, I= 전류, B=자기장) 이다. 이 식에서볼 수 있듯이 자기력과 전류는 서로 정비례관계이다. 따라서도선에 흐르는 전류가 강해질수록 자기력이 더 세지고 도선에 흐르는 전류가 약해질수록 자기력이 더 약해진다고 볼 수 있다.Experiment 2. Force vs Wire LengthForce (N)Length (m)Q도선의 길이와 자기력의 관계는 어떠한가? 도선의 길이의 변화는 자기력에 어떤 영향을 준다고 할 수 있는가?A위 그래프에서 볼 수 있듯이 도선의 길이와 자기력의 관계는 서로 정비례관계 이다.자기력은 F = L I X B ( L=전선길이, I= 전류, B=자기장) 이다. 이 식에서 볼 수 있듯이 자기력과 도선의 길이는 서로 정비례관계이다. 따라서 도선의 길이가 길어질수록 자기력이 세지고 도선의 길이가 작아수 있는가?A위 그래프에서 볼 수 있듯이 자석의 개수와 자기력의 관계는 서로 정비례관계 이다.자기력은 F = L I X B ( L=전선길이, I= 전류, B=자기장) 이다. 이 식에서 볼 수 있듯이 자기력과 자석의 개수는 서로 정비례관계이다.따라서 자석의 개수가 많아 질수록 자기력이 세지고 자석의 개수가 적어질수록 자기력이 약해질 것이다.자기력은 F = L I X B ( L=전선길이, I= 전류, B=자기장) 이 식을 다시보면 전선의 길이과 전류가 일정할 때 자석의 개수가 많아 질수록 자기력이 강해지는 것을 위 그래프를 통해 볼수 잇었다. 이는 자기력과 자기장이 정비례함으로 자석의 개수와 자기장 또한 서로 정비례관계에 있음을 알수 있다.Experiment 4. Force vs AngleForce(N)Angle(?°)Force(N)Angle(?°)Q각도와 자기력 사이의 관계는 어떠한가? 전류와 자기장 사의 각도 변화는 자기력에 어떠한 영향을 주는가? 자기력이 가장 큰 각도와 가장 작은 각도는 얼마인가?A위 그래프에서 볼 수 있듯이 각도의 절댓값과 자기력의 관계는 서로 정비례관계 이다.F=I iota B _{BOT } =I iota B`sin PHI 이 식에서 볼 수 있듯이 sin함수는 각도가 커질수록 sin값이 커지므로 ( 0 ~ 90° 일 때) 자기력과 각도는 서로 정비례관계이다. 따라서 각도가 커질수록 자기력 또한 커진다. 또한 우리는 자기력 값이 항상 양수라고 생각하고 계산하였으므로 ( -90° ~ 0° 일 때) 또한 각도의 절댓값이 커질수록 자기력 또한 커진다.자기력이 가장 큰 각도는 90° 일 때 이였고, 가장 작은 각도는0° 일 때 이였다.7. 토의 및 건의사항오차가 발생한 원인실험4에서 Sin90°=Sin-90° 이므로 sin90° 일 때의 자기력과 sin-90° 일 때의 자기력이 서로 같아야 하지만 서로 같게 나오지 않았다 이와 마찬가지로 sinx° 일 때의 자기력과 sin-x°일 때의 자기력이 서로 다르게 나왔다 이러한 이유를 알아보자면1. 우리.pdf

자연과학| 2021.04.08| 10페이지| 1,000원| 조회(62)

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- 자기장 -결과 보고서Experiment 1 : Magnetic Field of a Straight Current-Carrying Conductor5. 실험결과Current through the conductor. I = 5Ar(m)0.010.020.030.040.05B(T)1 ^{st}0.0001350.0001320.0001280.0001240.0001226. 결과분석위 실험은B _{thoery} `=` {u _{0} I} over {2 PI r} 식과 실제 측정한 B(T)를 비교해서 각 반지름 마다의 자기장과 오차값을 구하는 문제이다.r(m)0.010.020.030.040.05B(T)1 ^{st}0.0001350.0001320.0001280.0001240.000122B _{average}0.000135T0.000132T0.000128T0.000124T0.000122TB _{thoery} `=` {u _{0} I} over {2 PI r}0.0001T0.00005T0.00003T0.000025T0.00002T계산과정1)B _{thoery} `=` {u _{0} I} over {2 PI r} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A`*`5A} over {2 PI *0.01m} = 0.0001T2)B _{thoery} `=` {u _{0} I} over {2 PI r} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A`*`5A} over {2 PI *0.02m} = 0.00005T3)B _{thoery} `=` {u _{0} I} over {2 PI r} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A`*`5A} over {2 PI *0.03m} = 0.00003T4)B _{thoery} `=` {u _{0} I} over {2 PI r} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A`*`5A} over {2 PI *0.04m} = 0.000025T5)B _{thoery} `=` {u _{0} I} over {2 PI r} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A`*`5A} ove | *100% = 396%5)LEFT | {0.00002-0.000122} over {0.00002} RIGHT | *100% = 510%Experiment 2 : Magnetic Field of a Circular Current Loop5. 실험결과(1) Conductor 1Radius of Circular Conductor : a = 0.03mCurrent through the Conductor : I = 5Ax(m)0.000.010.020.030.04B(T)1 ^{st}0.00010.000090.000060.000040.000026. 결과분석위 실험은B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} 식과 실제 측정한 B(T)를 비교해서 각 거리마다의 자기장과 오차값을 구하는 문제이다.x(m)0.000.010.020.030.04B(T)1 ^{st}0.00010.000090.000060.000040.00002B _{average}0.0001T0.00009T0.00006T0.00004T0.00002TB _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}}0.00010471976 T0.00008941129 T0.00006032223 T0.00003702402 T0.00002261947 T계산과정1)B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A*5A*(0.03m) ^{2}} over {2((0.03m) ^{2} ) ^{3/2}} = 0.00010471976 T2)B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A*5A*(0.03m) ^{2}} over {2((0.01) ^{2} +(0.03m) ^{2} ) ^{3/2}}} +(0.03m) ^{2} ) ^{3/2}} = 0.00003702402 T5)B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A*5A*(0.03m) ^{2}} over {2((0.04) ^{2} +(0.03m) ^{2} ) ^{3/2}} = 0.00002261947 T오차) 오차율 =LEFT | {이론값-실험값} over {이론값} RIGHT | `*100%1)LEFT | {0.000105-0.0001} over {0.000105} RIGHT | *100% = 4.76%2)LEFT | {0.000089-0.00009} over {0.000089} RIGHT | *100% = 1.12%3)LEFT | {0.0000603-0.00006} over {0.0000603} RIGHT | *100% = 0.497%4)LEFT | {0.000037-0.00004} over {0.000037} RIGHT | *100% = 8.11%5)LEFT | {0.00002-0.0000226} over {0.0000226} RIGHT | *100% = 11.5%5. 실험결과(2) Conductor 2Radius of Circular Conductor : a = 0.04mCurrent through the Conductor : I = 5Ax(m)0.000.010.020.030.04B(T)1 ^{st}0.0000840.000080.0000680.000050.000046. 결과분석위 실험은B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} 식과 실제 측정한 B(T)를 비교해서 각 거리마다의 자기장과 오차값을 구하는 문제이다.x(m)0.000.010.020.030.04B(T)1 ^{st}0.0000840.000080.0000680.000050.00004B _{average}0.000084 T0.00008 T0.00006853982 T2)B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A*5A*(0.04m) ^{2}} over {2((0.01m) ^{2} +(0.04m) ^{2} ) ^{3/2}} = 0.00007171277 T3)B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A*5A*(0.04m) ^{2}} over {2((0.02m) ^{2} +(0.04m) ^{2} ) ^{3/2}} = 0.00005619852 T4)B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A*5A*(0.04m) ^{2}} over {2((0.03m) ^{2} +(0.04m) ^{2} ) ^{3/2}} = 0.00004021239 T5)B _{thoery} `=` {u _{0} Ia ^{2}} over {2(x ^{2} +a ^{2} ) ^{3/2}} ={4 PI *10 ^{-7} T*m/A*5A*(0.04m) ^{2}} over {2((0.04m) ^{2} +(0.04m) ^{2} ) ^{3/2}} = 0.00002776802 T오차) 오차율 =LEFT | {이론값-실험값} over {이론값} RIGHT | `*100%1)LEFT | {0.00008-0.0000717} over {0.0000717} RIGHT | *100% = 7.00%2)LEFT | {0.000084-0.0000785} over {0.0000785} RIGHT | *100% = 7.00%3)LEFT | {0.000068-0.000056} over {0.000056} RIGHT | *100% = 21.4%4)LEFT | {0.00005-0.0000402} over {0.0000402} RIGHT | *100% _{thoery} `=` {1} over {2} u _{0} nI( {x} over {sqrt {x ^{2} +a ^{2}}} + {L-x} over {sqrt {(L-x) ^{2} +a ^{2}}} )0.002819295505 T0.00145544327887 T계산과정center)B _{thoery} `=` {1} over {2} u _{0} nI( {x} over {sqrt {x ^{2} +a ^{2}}} + {L-x} over {sqrt {(L-x) ^{2} +a ^{2}}} )={1} over {2} *4 PI *10 ^{-7} T*m/A* {2900} over {0.13} *0.105A*( {0.065} over {sqrt {0.065 ^{2} +0.0195 ^{2}}} + {0.065} over {sqrt {0.065 ^{2} +0.0195 ^{2}}} )m = 0.002819295505 TEnd )B _{thoery} `=` {1} over {2} u _{0} nI( {x} over {sqrt {x ^{2} +a ^{2}}} + {L-x} over {sqrt {(L-x) ^{2} +a ^{2}}} ) ={1} over {2} *4 PI *10 ^{-7} T*m/A* {2900} over {0.13} *0.105A*( {0.13} over {sqrt {0.13 ^{2} +0.0195 ^{2}}} )m = 0.00145544327887 T오차) 오차율 =LEFT | {이론값-실험값} over {이론값} RIGHT | `*100%Center)LEFT | {0.0024-0.0028} over {0.0028} RIGHT | *100% = 14.28%End )LEFT | {0.0007-0.00145} over {0.00145} RIGHT | *100% = 51.72%7. 토의 및 건의사항오차분석1. 이실험은 매우 약한 자기장을 측정하므로 실험1과 같이 오차가 다소 크게 나올수 있다. 실험1에서 자기장을 발생시키는 외부요인 (지구,전선,전자기기) , 센서 정

자연과학| 2021.04.08| 10페이지| 1,000원| 조회(104)

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- 전자기유도 -결과 보고서1. Experiment 1. Electromagnetic Induction 15. 실험결과6. 결과분석질문그래프의 면적int _{} ^{} {epsilon dt}는 무엇을 의미하는가?토의일단 유도기전력은 자기력선속에 대해epsilon =- {d PHI _{B}} over {dt}로 표현된다.이때 기전력은 자기력선속의 시간에 대한 변화량에 비례하는 크기를 갖고 음의 부호를 가진다. 이는 렌츠의 법칙에 의해 유도 기전력에 의한 유도전류가 자기력선속에 변화를 상쇄하는 방향으로 흐르게 된다.이때 이 기전력을 시간에 대해 적분한 값은 그 시간동안 흐른 전하량을 의미하게 된다. 즉 그래프의 면적int _{} ^{} {epsilon dt}는 그 시간동안 흐른 전하량을 의미하게 된다.질문낙하하는 자석이 어느 지점에 위치할 때 측정 전압의 부호가 바뀐다고 생각되는가? 그 이유는 무엇인가?토의낙하하는 자석이 중앙이 코일의 중앙에 위치할 때 측정 전압의 부호가 바뀐다고 생각된다. 그 이유는 코일에 전하가 흐르는 이유는 렌츠의 법칙에 의해 유도 기전력에 의한 유도전류가 자기력선속에 변화를 상쇄하는 방향으로 흐르게 되는 것이다. 낙하하는 자석이 코일보다 위쪽에 존재할 때는 자석이 가까워지는 것을 상쇄하는 방향으로 전류가 흐른다. 또한 자석이 코일보다 아래쪽에 존재할 때는 자석이 멀어지는 것을 상쇄하는 방향으로 전류가 흐르게 된다. 그런데 각각의 전류의 방향은 서로 정반대이다. 즉 낙하하는 자석이 중앙이 코일의 중앙에 위치할 때를 기준으로 측정 전압의 부호가 바뀐다고 할 수 있다.질문그래프의 (+) 면적과 (-)면적을 비교하면 어떠한가? 이 결과의 이유는 무엇인가?토의그래프의 (+) 면적과 (-)면적을 비교하면 서로 같다. 그래프의 (+)면적은 37.822 mv*s 이고 그래프의 (-)면적은 -37.822mv*s 로 서로 같다. 그 이유는첫 번째로 그래프의 면적int _{} ^{} {epsilon dt}는 그 시간동안 흐른 전하량을 의미하게 된다. 전하량은 자석의 세기와 코일 감은 수에 비례하게 되는데 우리가 자석이 코일에서 가까워 질 때 ((-)극) 자석이 코일에서 멀어질 때 ((+)극) 모두 같은 자석과 같은 코일을 사용하기 때문에 같은 양의 유도 기전력이 발생하게 되고int _{} ^{} {epsilon dt} 또한 같아진다. 따라서 그래프의 (+) 면적과 (-)면적이 같게 되는 것이다.질문그래프의 극댓값 또는 극솟값은 무엇을 의미하는가?극대, 극소의 절댓값을 비교하면 어떠한가?만약 차이가 발생한다면 그 이유는 무엇인가?토의그래프의 극댓값 또는 극솟값이 의미하는 것은 자기선속의 시간변화율의 최댓값을 의미한다.epsilon =- {d PHI _{B}} over {dt}에서 위 유도기전력의 극댓값과 극솟값의 절댓값이 의미하는 것이 자기선속의 시간변화율의 최댓값을 의미한다.극댓값과 극솟값의 절댓값을 비교하자면 극댓값의 절댓값은 1429.224 mv*s 이고 극솟값의 절댓값은 1445.247 mv*s 로 위 둘은 16.023 mv*s 의 차이가 존재한다. 위 차이가 존재하는 이유는 자석이 코일에서 가까워 질 때와 자석이 코일에서 멀어질 때 자석속도에 차이가 존재하기 때문이다. 자석은 떨어지면서 가속도가 붙어서 점점 속도가 빨라지기 때문에 자기선속의 시간변화율의 최댓값이 증가한다. 따라서 자석이 코일에서 가까워 질 때의 최댓값 즉 극댓값의 절댓값보다 자석이 코일에서 멀어질 때의 최댓값 즉 극솟값의 절댓값이 더 큰 것이다.2. Experiment 2. Electromagnetic Induction 25. 실험결과6. 결과분석질문실험1과 비교하여 어떠한 현상이 관찰되는가?이 결과의 이유는 무엇인가?토의실험1의 그래프는 (-)면적 그다음에 (+)면적이 되는 그래프로 나왔다면 실험2의 그래프는 (+)면적 그다음에 (-)면적이 되는 그래프로 그래프가 나오게 되었다. 이 이유를 보자면 코일에 전하가 흐르는 이유는 렌츠의 법칙에 의해 유도 기전력에 의한 유도전류가 자기력선속에 변화를 상쇄하는 방향으로 흐르게 되는 것이다. 실험1은 우리가 N극을 밑으로 해서 자석을 떨어뜨리게 되었다. 자석이 코일 위에 있을 때는 N극이 가까워지는 변화를 상쇄하는 방향으로 전류가 만들어 지게 되는 것이고 자석이 코일 밑에 있을 때는 N극이 멀어지는 변화를 상쇄하는 방향으로 전류가 만들어 지게 되는 것이다.이와는 반대로 실험2는 우리가 S극을 밑으로 해서 자석을 떨어뜨리게 되었다. 자석이 코일 위에 있을 때는 S극이 가까워지는 변화를 상쇄하는 방향으로 전류가 만들어 지게 되는 것이고 자석이 코일 밑에 있을 때는 S극이 멀어지는 변화를 상쇄하는 방향으로 전류가 만들어 지게 되는 것이다. 따라서 실험1의 그래프와 실험2의 그래프는 서로 (-)면적의 위치와 (+)면적의 위치가 반대인 그래프가 나오게 되는 것이다.3. Experiment 3. Electromagnetic Induction 35. 실험결과6. 결과분석질문코일을 통과하는 자석의 낙하 속도가 다른 두 경우를 비교하면 그래프의 차이점은 무엇인가?이 결과의 이유는 무엇인가?토의실험1과 실험3의 그래프를 비교해 보겠다. 실험1과 실험3의 그래프 모두 그래프의 면적은 동일하다. 이는 같은 코일과 같은 자석을 사용했기 때문이다. 하지만 그래프1과 그래프 3의 극댓값, 극솟값은 차이가 존재한다. 그래프1보다 그래프3의 극댓값과 극솟값의 절댓값 값이 더 크다.이러한 결과의 이유를 보자면 실험3이 실험1보다 더 높은 위치에서 떨어뜨렸기 때문에 속력은 실험3이 실험1보다 더 빠르다. 따라서 실험3의 자기선속의 시간변화율이 실험1의 자기선속의 시간변화율보다 크기 때문에 그래프1보다 그래프3의 극댓값과 극솟값의 절댓값 값이 더 큰 것이다.4. Experiment 4. Electromagnetic Induction 45. 실험결과1) N=2002) N=4003) N=8004) N=16005) N=32006. 결과분석토의코일의 감은수와 유도 기전력의 관계는 어떠한가?이 결과의 이유는 무엇인가?결과우리가 코일의 감은수와 유도 기전력의 관계를 보면 코일의 감은수가 많아 질수록 유도기전력이 커지는 것을 볼 수 있다.이 결과의 이유를 보자면 도선이 N회 감긴 코일은 1회만 감긴 단일 코일 N개로 구성되었다고 볼 수 있다. 모든 단일 코일을 통과하는 자기선속PHI _{B}의 변화율이 동일하다고 가정하면, 코일 전체의 자기선속의 총 변화율은 단일 코일의 N배가 된다. 따라서 N회 감긴 코일의 유도 기전력은 다음과 같다.epsilon =-N {d PHI _{B}} over {dt} 위 식을 통해서 알수 있듯이 코일의 감은수가 커질수록 유도 기전력은 커지는 것을 볼 수 있으며 코일의 감은수와 유도 기전력은 서로 정비례 하는 관계인 것을 볼 수 있다.5. Experiment 5. Transformer5. 실험결과N _{1}N _{2}V _{1}V _{2}14002001V0.476V24000.947V38001.896V416003.789V532007.580VN _{1}N _{2}V _{1}V _{2}V _{2}/V _{1}14002001V0.476V0.47624000.947V0.94738001.896V1.896416003.789V3.789532007.580V7.580계산과정)1.V _{2}/V _{1} = 0.476V/1V = 0.4762.V _{2}/V _{1} = 0.947V/1V = 0.9473.V _{2}/V _{1} = 1.896V/1V = 1.8964.V _{2}/V _{1} = 3.789V/1V = 3.7895.V _{2}/V _{1} = 7.580V/1V = 7.5806. 결과분석1.N _{1} = 400,N _{2}=200 일 때V _{1}=1V 이고V _{2}=0.476V 이며V _{2}/V _{1}는 0.476이다 . 1차 코일, 2차 코일의 권수비와 각 코일의 전압 진폭의 비율은{V _{2}} over {V _{1}} = {N _{2}} over {N _{1}} 인데, 위에서{N _{2}} over {N _{1}}는 0.5 이고{V _{2}} over {V _{1}}는 0.476으로 0.024만큼의 오차가 존재한다.2.N _{1} = 400,N _{2}=400 일 때V _{1}=1V 이고V _{2}=0.947V 이며V _{2}/V _{1}는 0.947이다 . 1차 코일, 2차 코일의 권수비와 각 코일의 전압 진폭의 비율은{V _{2}} over {V _{1}} = {N _{2}} over {N _{1}} 인데, 위에서{N _{2}} over {N _{1}}는 1.0 이고{V _{2}} over {V _{1}}는 0.947으로 0.053만큼의 오차가 존재한다.

자연과학| 2021.04.08| 13페이지| 1,000원| 조회(152)

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