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[교류회로]_일반물리학 및 실험2_충북대학교

실험 결과실험 1전류–기전력 그래프와 진동수–전류 그래프를 붙인다.함수 발생기의 기전력 [V]오실로스코프 의 기전력 [V]전류 [mA]저항 이론값[Ω]저항 측정값[Ω]오차율 [%]10.3570.71510502.821.4120.6331.27498.432.2730.9441.89499.472.0641.2482.50449.2011.9251.5333.11492.933.35함수 발생기의 기전력 [V]5.0오실로스코프의 기전력 [V]1.533진동수 [Hz]전류 [mA]저항 이론값 [Ω]저항 측정값 [Ω]오차율 [%]1003.11510492.933.352003.10494.523.043003.10494.523.044003.09496.122.725003.08497.732.41실험 2전류–기전력 그래프와 진동수–전류 그래프를 붙인다.함수 발생기의 기전력 [V]오실로스코프 의 기전력 [V]전류 [mA]리액턴스 이론값 [Ω]리액턴스 측정값[Ω]오차율 [%]10.3421.90159.15180.0013.1020.6563.67178.7512.3231.0035.60179.1112.5441.3077.32178.5512.1951.6409.18178.6512.25함수 발생기의 기전력 [V]5.0오실로스코프의 기전력[V]1.640진동수 [Hz]전류 [mA]리액턴스 이론값 [Ω]리액턴스 측정값 [Ω]오차율 [%]1009.18159.15178.6512.2520015.2479.58107.6135.2230017.8053.0592.1373.6740019.4239.7984.45112.2450023.2031.8370.69122.09* 이때, 실험2에서 이론값은 을 이용하여 구하고, 측정값은 V=IXc을 이용하여 구한다.실험 3전류–기전력 그래프와 진동수–전류 그래프를 붙인다.저항 이론값 [Ω]510리액턴스 이론값 [Ω]159.15함수 발생기의 기전력 [V]오실로스코프 의 기전력 [V]전류 [mA]임피던스 이론값 [Ω]임피던스 측정값 [Ω]오차율 [%]10.3430.64534.26559.074.6420.6481.21558.684.5730.9831.84557.444.3441.2712.37559.404.7151.5832.95559.714.76함수 발생기의 기전력 [V]5.0오실로스코프의 기전력 [V]1.583저항 이론값 [Ω]510진동수 [Hz]전류 [mA]임피던스 이론값 [Ω]임피던스 측정값 [Ω]오차율 [%]1002.95534.26559.714.762003.04516.17526.772.053003.06512.75520.031.424003.07511.55517.171.105003.07510.99516.621.10*이론값과 측정값은 이 식을 이용하여 구한다. (측정값의 경우 R을 구한후 위 식에 대입하면 됨.)결론전류-기전력에서 기울기의 의미와 진동수-전류에서 기울기의 의미를 설명한다.[ 전류 – 기전력 ]위 그래프에서 기울기는 저항 값을 나타낸다.[ 진동수 - 전류 ]식에 식을 대입하고 식을 정리하여 진동수f에 관한 식을 구해보자.(의 는 또는 로 표시되고, 이때 는 진동수로서 Hz로 나타낸다. )에 Xc를 대입하면와 같이 작성할 수 있다. 이것을 정리하면 이와 같은 식이 만들어진다. 즉, 진동수-전류에서의 기울기는 을 의미한다.참고로, 실험1과 실험2&실험3의 결과를 통해 회로의 경우 진동수의 변화가 전류의 변화를 이끌어내지 못해 서로 상관관계가 없었으나, 의 경우 진동수가 증가할 때 전류 또한 증가하여 기울기가 위로 상승하는 비례 모양의 그래프를 그린다는 것을 확인할 수 있다.리액턴스와 임피던스의 의미를 옴의 법칙과 비교하여 설명한다.*리액턴스: 교류회로에서 저항은 임피던스(Z로 표기)로 나타낸다. 이 임피던스의 요소는 저항(R)과 리액턴스(X)이고 단위는 옴(Ω)을 사용한다. 리액턴스 역시 저항과 같이 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하지만 교류일 경우만 나타나며 접속된 전압과 흐르는 전류의 위상이 서로 다르게 나타난다. 인덕터에 의한 리액턴스를 유도리액턴스라 하고, 축전기에 의한 리액턴스를 용량리액턴스라 한다.즉, 어떤 소자에 흐르는 전류와 전압 강하의 관계식을 생각할 때, 옴의 법칙에서처럼 저항의 크기가 그 관계식 ()의 비례상수에 해당하듯이, 리액턴스 X도 전압과 전류 크기의 관계식에서 비례상수에 해당 한다는 것이다.*임피던스: 저항과 축전기가 직렬로 연결되어 있는 RC 회로의 경우 '리액턴스'와 '저항'이 교류에 영향을 미치는데 그 총체적인 저항의 기준을 임피던스라고 한다. 즉, 교류회로에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타낸다. 임피던스와 저항 그리고 리액턴스와의 관계식은와 같다.RC 회로에서 임피던스가 단순한 합이 되지않는 이유를 R회로와 C회로를 이용하여 설명한다.RC회로의 임피더스 값을 단순한 합으로 계산할 경우 실제 총합 임피던스와 다른 값이 나오게 된다. 변화하는 전압과 전류 소스에서 축전기(Capacitor)의 임피던스는 단순한 저항값이 아니기 때문이다. 이러한 이유가 발생하는 이유를 알아보자.직렬로 연결된 RC회로에 전압을 정연파로 인가하면, 저항의 전압 이 전원전압 보다 앞서서 나타나고, 축전기(커패시터)의 전압 는 전원전압 보다 뒤쳐져 나타나는 현상을 관찰할 수 있다. 또한, 전류가 보다 앞서서 나타나는 현상도 관찰할 수 있다. 즉, 위상차이가 발생한다는 것이다. 그러므로 RC회로에서의 임피더스는 단순합으로 계산되지않는다.고찰[실험1] 에서는 V=IR 을 잘 따르고 있고, 교류전원에서 진동수가 R회로에서 영향을 주지 않음을 알 수 있었다. 참고로 실험1에서 발생한 오차는 기계에 의해 발생한 것으로 보였다.[실험2] 에서는 이 성립하는 것을 확인할 수 있었다. 실험2에서 발생한 오차는 기계의 내부저항에 의한 것이라고 추측해 볼 수 있고, 진동수를 변화시키는 실험의 경우 전류가 커질수록 오차가 더 크게 나타나는 경향을 확인할 수 있다.[실험3] 에서 R - C 회로의 임피던스는의 관계식을 갖는단 걸 확인할 수 있었다. 실험3에서 발생한 오차 또한 내부저항으로 생긴 것이라고 추축할 수 있다.RC회로의 실험 결과를 통해 그린 전류-기전력 그래프의 기울기는 저항이 그대로 나왔음을 알 수 있다. 이를 통해 옴(Ohm)의 법칙을 만족한다는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 진동수-전류의 그래프의 경우 회로는 진동수의 변화가 전류의 변화에 영향을 미치지 않아 서로 상관관계가 없었음을 알 수 있었고, 의 경우 진동수가 증가할 때 전류 또한 증가하여 서로 상관관계가 있다는 것을 알 수 있었다.직렬 RC 회로에서 임피던스와 리액턴스를 측정하고, 이론값과 비교한 후, 결론을 직접 작성하는 과정에서 개념을 더 정확하고 확실하게 학습하게 되었다. 그리고 이번 실험을 통해 교류 전압에서의 저항과 축전기의 특성을 이해하게 되었고, 직류 회로와의 차이점을 정확하게 알게 되었다.(출처: 보고서 템플릿과 실험영상에 있던 질문)**질문! 저항을 계산할 때, 함수 발생기에 입력한 기전력과 오실로스코프로 측정한 값 중 어떤 값을 이용해야 할까?답: 오실로스코프로 측정한 기전력 값을 이용한다.페이지 PAGE * MERGEFORMAT1 / NUMPAGES * Arabic * MERGEFORMAT 1

자연과학| 2024.07.21| 8페이지| 1,000원| 조회(168)

물리, 실험, 일반물리, 실험결과, 충북대, 일반물리학, 충북대학교, 교류회로, 일반 ..

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[편광실험] 결과 레포트_일반물리학 및 실험2_충북대 평가A+최고예요

실험 결과실험 1각도-조도 그래프를 붙인다.0°일 때의 조도 [lux]640각도 [°]조도 [lux]각도 [°]조도 [lux]각도 [°]조도 [lux]각도 [°]조도 [lux]10*************52**************************0*************0*************01*************0****************************************************1**************************600350*************700360605결론각도와 조도의 관계를 설명한다.*[각도란?] 각을 이루는 두 변의 서로 벌어진 정도를 의미한다.*[조도란?] 광원이 비추는 면 상의 점에서의 밝기를 나타내는 양으로, 단위는 룩스(기호 ㏓)를 쓴다. 1 ㏓란 1 루멘(기호 ㏐)의 광속으로 1㎡의 면을 고르게 비추는 경우의 조도를 말한다. (1lx=1lm/m2)*[각도와 조도의 관계]-실험1의 결과를 참고하여 작성위 실험에 사용된 원통형 편광판은 두 개의 편광판이 겹쳐있는 상태이고 그중 하나의 편광판을 돌리며 실험 1을 수행했다. 이때, 두 편광판의 축이 나란해지면(각도가 0,180,360도 일 때) 조도가 극댓값을 가지는 것을 확인할 수 있고, 두 편광판의 축이 수직에 가까워지면(각도가 90,270도) 조도의 세기가 0이 되는 것을 확인할 수 있다.즉, 두 편광판 축의 나란한 정도(각도)에 따라 조도가 달라지는 것이다.이를 통해 두 편광판의 각도에 따라 조도가 달라지는 것을 확인할 수 있다.(두 편광판의 축이 수직일 때의 각도=90,270, 두 편광판의 축이 나란할 때의 각도=0,180,360즉 각도와 조도의 관계는 cos 형태의 그래프 모형을 가진다.)LCD 모니터의 편광 방향이 모두 같은지, 다른지 관찰 결과를 이용하여 설명한다.i) LCD는 두 개의 편광판 사이에 액정을 넣고 이 액정을 움직여 빛의 통과 여부를 결정지어주는 원리를 이용한 것이다. 수백만 개의 픽셀 각각에 전압을 다르게 공급하면, 그 전압이 주는 신호에 따라 각 픽셀에 해당하는 액정이 움직이는데, 이것이 빛의 방향을 바꿔주는 원리가 되는 것이다.ii) 위 실험에선, 두 편광판의 축이 이루는 각도에 따라 조도가 달라지는 것을 확인할 수 있었다.iii) 즉, 각도에 따라 조도가 달라진다는 실험 결과를 통해 LCD 모니터의 편광 방향이 모두 다를 것이란 걸 추측해낼 수 있다.고찰이번 실험은 빛의 편광 실험으로 두 개의 편광판을 빛 감지 센서와 광원 사이에 놓고 한 편광판은 고정하고 다른 편광판을 360° 돌려가며 빛의 세기 변화에 대해 관찰하는 실험이었다. 조도가 최대가 되는 지점을 0도라고 설정한 후 10도씩 변화를 주어 관찰하였는데, 실제 실험 결과에서 각도가 0도, 180도, 360도일 때 최대, 90도, 270도일 때 최소가 되는 값이 나왔다.이론에 따르면 0도, 180도, 360도에서 조도는 극댓값을 가지며 서로 값이 같아야 하고, 90도와 270도에서는 극솟값을 가지며 조도가 0 [lux]이 되어야 했는데, 실험 결과는 이론과 그리 다르지 않은 비슷한 결과가 나왔음을 확인할 수 있었다.다만, 실제 실험에서의 0도 값과 180도, 360도 값이 완전히 똑같지 않다는 오차와 80도와 270도에서 조도가 0이 된다는 오차가 발생하였는데 이것은 편광판을 수동으로 움직이면서 각도를 설정하였기에 발생한 오차라고 추측할 수 있다. 따라서 광원 외에 새어 나오는 다른 빛들을 차단하고 두 편광판의 축이 원하는 각도가 되도록 정확하게 움직이면서 실험을 한다면, 더욱 정확한 결과값을 도출해낼 수 있을 것이다.그리고 실험 결과를 이용하여 만든 그래프는 Malus의 법칙,[ ]와 비슷한 형태의 모양을 띠는 것을 확인할 수 있었다.참고)페이지 PAGE * MERGEFORMAT1/ NUMPAGES * MERGEFORMAT 1

자연과학| 2024.07.21| 3페이지| 1,000원| 조회(205)

물리, 실험, 각도, 일반물리, 편광, 충북대, 일반물리학, 조도, 일반 물리학 실험, 일반물리학 및 실험

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충북대 물리 직류회로 평가A+최고예요

실험 목표✓ 저항을 직렬과 병렬회로에 연결했을 때 전류를 확인한다.✓ 저항을 직렬과 병렬회로에 연결했을 때 전압을 확인한다.✓ 등가 저항을 계산하고 실험값과 비교한다<중 략>결론√ 직렬 회로와 병렬 회로에서 합성 저항 공식이 적용되는지 확인한다. 정확히 적용되지 않는다면 그 이유를 설명하라.* 실험 영상에서 사용한 저항기들을 살펴보면, 오차율을 알려주는 색이 은색인 것을 알 수 있다. 이것은 오차가 -10%에서 +10%까지 발생할 수 있다는 것을 의미한다. 그런데, 위 실험1과 2의 경우를 살펴보면 실제 실험 오차 범위는 ± 10% 안에 있었다. 그러므로 위 실험은 정상적으로 진행이 되었다는 것을 알 수 있다. 즉, 위 실험의 직렬 회로와 병렬 회로에서 합성 저항 공식이 올바르게 적용이 되었다는 것을 알 수 있다.

자연과학| 2020.11.24| 6페이지| 1,000원| 조회(1,860)

물리, 일반물리, 충북대, 직류회로

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[직류회로]_일반 물리학 및 실험2

일반 물리 실험2 - 직류회로 실험 목표 저항을 직렬과 병렬회로에 연결했을 때 전류를 확인한다. 저항을 직렬과 병렬회로에 연결했을 때 전압을 확인한다. 등가 저항을 계산하고 실험값과 비교한다. ※ 실험을 다시 시작하기 전에 반드시 센서를 교정해야 한다. 실험 결과 실험 1 푹ퟏ [훀] 푹ퟐ [휴] 푰풕풐풕[퐀] 푽풕풐풕 [퐕] 푽ퟏ [퐕] 푽ퟐ [퐕] 푹풆풒 [휴] (측정 값) 푹풆풒 [휴] (이론 값) 오차율 [%] 10 10 0.08682 1.9985 0.994 1.015 23.0 20.0 15 10 51 0.0336 2.0163 0.329 1.687 60.0 61.0 1.64 10 68 0.02784 2.023 0.266 1.757 72.7 78.0 6.79 푅푒푞(측정값)은 전류와 전압의 측정값을 이용하여 계산한다. 실험 2 푹ퟏ [훀] 푹ퟐ [휴] 푰풕풐풕 [퐀] 푽풕풐풕 [퐕] 푰ퟏ [퐀] 푰ퟐ [퐀] 푹풆풒 [휴] (측정값) 푹풆풒 [휴] (이론값) 오차율 [%] 10 10 0.41043 2.02475 0.20493 0.20517 4.93 5.00 1.40 10 51 0.24723 2.044 0.20223 0.03783 8.27 8.36 1.08 10 68 0.2346 2.058 0.20412 0.0318 8.77 8.72 0.573 결론 직렬 회로와 병렬 회로에서 합성 저항 공식이 적용되는지 확인한다. 정확히 적용되지 않는다 면 그 이유를 설명하라. * 실험 영상에서 사용한 저항기들을 살펴보면, 오차율을 알려주는 색이 은색인 것을 알 수 있다. 이것은 오차가 -10%에서 +10%까지 발생할 수 있다는 것을 의미한다. 그런데, 위 실험1과 2의 경우를 살펴보면 실제 실험 오차 범위는 ± 10% 안에 있♘다. 그러므로 위 실험은 정상적으로 진행이 되♘다는 것을 알 수 있다. 즉, 위 실험의 직렬 회로와 병렬 회로에서 합성 저항 공식이 올바르게 적용이 되♘다는 것을 알 수 있다. 전압 센서와 전류 센서의 구조와 원리를 찾아본다. 전류계의 자체 저항은 매우 작고, 전압계 의 자체 저항은 매우 커야 하는 이유를 설명한다. 전류 센서와 전압 센서는 전체의 전류와 전압을 측정하기 위해 사용된다. 전류 센서의 경우 선로에 전류가 얼마나 흐르는지 알기 위해 직렬로 연결을 해야 한다. 그리고 전압 센서의 경우 부하에 걸리는 압력을 측정하기 위해 부하의 양단에 전압 센서를 연결해야 한다. 즉, 병렬로 연결하여야 하는 것이다. 전류계의 자체 저항이 매우 작은 이유: 전류계의 경우 실험 영상에서 말씀하셨듯, 직렬로 회로를 구성해야 한다. 이때, 만약 전류계 저항이 크면 전체 저항이 커져 전류값이 작아지게 된다. 다시 말해, 저항이 클 경우 전류값에 변화가 생기게 된다. 그러므로 전체 전류에 큰 영향을 미치지 않게 하기 위해서 전류계의 자체 저항이 매우 작아지도록 만들어야 하는 것이다. 전압계의 자체 저항이 큰 이유: 전압계의 경우 실험 영상에서 말씀하셨듯, 병렬로 회로를 구성해야 한다. 이때, 만약 전압계의 저항이 작으면, 전류가 본 회로에 흐르지 않고 전압계 쪽으로 전류가 흐르는 문제점이 발생하게 된다. 그러므로 본 회로에만 전류가 흐르게 하기 위해서 전압계 자체의 저항을 매우 크게 만들어야 하는 것이다. 고찰 이번 실험은 옴의 법칙을 이용해 구한 등가저항을 이용하여 푹풆풒 [휴] 를 직접 구해 보았다. 각각의 실험을 통해 직렬 회로에서는 , 병렬 회로에서는 의 식을 만족하는 것을 직접 확인할 수 있♘다. 그리고 이번 실험을 통해 직렬 회로와 병렬 회로를 구성하는 방법을 알게 되♘으며, 옴의 법칙에 대해 더욱 잘 이해할 수 있게 되♘다. 또한, 위 실험의 결과값에서 각각 오차가 약간씩 발생하였는데 오차의 발생원인 중 하나로 도선자체의 저항을 생각해 볼 수도 있♘다.

공학/기술| 2020.11.24| 3페이지| 1,000원| 조회(214)

저항, 일반물리, 직류회로

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