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축전지

축전지실험목표● 저항-축전지 회로에서 실험에 의한 시간상수를 구한다.● 저항과 축전지의 회로 구성에서 이론적 예측한 값과 실험에 의한 시간상수를 비교한다.● 충전, 방전되는 시간 함수로써 축전지의 전위를 구한다.● 데이터를 지수함수로 만들고, 고정된 매개 변수 중 하나는 실험적 시간상수와 일치한다.실험기구● 센서 : 전압 센서● 기타기구 : 전선과 클립, 10μF, 축전지, 47kΩ, 100kΩ 단위의 저항, 전원 공급기V =V = 전위차q = 전하C = 축전지용량 나타내는 비례상수실험원리● 전류가 흐르면서 축전지 사이의 전하 q는 사라지고, 전류를 감소시키면 축전지 양단자간의 전위차는 줄어들어서, 전류가 줄어들게 된다.● V(t) = v( 1 - e)실험방법1. 전선 클립과 10μF의 축전지와 100kΩ의 저항을 회로에 연결한다.2. 스위치를 이용하여 전지와 연결된 저항의 단자를 분리해서 축전지의 반대편 단자에 연결한다.3. 축전지가 방전되기 시작하면 화면에 그래프가 그려지는데 처음의 일정한 값 을 보이고, 지수적으로 감소하는 데이터를 수집한다.4. 그래프에서 비교하고자 하는 부분을 드래그 해서 선택한다.5. 곡선추세선을 선택하여, 일반등식에서 지수 함수 A*exp(-C*X)+B를 선택하고, ‘맞춤테스트’ 버튼을 누른다.6. 구해진 값 A,B,C를 데이터 표에 기록한다.7. 저항 값을 47kΩ으로 바꾸어 다시 실험을 반복한다.실험 결과방전1 (47kΩ)충전1 (47kΩ)방전2 (100kΩ)충전2 (100kΩ)데이터표고정매개변수저항축전지시간상수시행ABC1/CRCRC방전1-2.884E+0062.884E+0062.2690.440747kΩ10μF47kΩ*10μF (=0.47s)충전19432-94271.9250.519447kΩ10μF47kΩ*10μF (=0.47s)방전2-180.2180.20.87231.1463100kΩ10μF100kΩ*10μF (=1s)충전222.97-17.990.88101.1350100kΩ10μF100kΩ*10μF (=1s)→47kΩ과 100kΩ으로 각각 실험하여 그래프를 얻었을 때 차이점은 47kΩ일때 는 그래프가 올라가는 경사가 급하고 100kΩ일때는 그래프의 올라가는 경사 가 완만했다 그러므로 저항값이 작을수록 그래프의 올라가는 경사가 급해진 다는 것을 알 수 있다.1. 데이터 테이블에서 회로의 시간 상수를 계산하라. 저항은Ω , 축전지 용량은 F을 단위로 계산하라.(1ΩF = 1s)→저항의 크기가 1kΩ = 1000Ω 이기 때문에 Ω의 단위로 고치면 47kΩ = 47000Ω 이 되고 축전지는 10μF이기 때문에 축전지 용량의 단위를 F라고 고치면 0.00001F 가 된다. 시간상수를 구하기 위해 47000Ω 와0.00001F를 곱하게 되면 시간 상수 RC는 0.470s가 된다. 방전할 때와 충전할 때 모두 같은 저항과 축전 지를 사용하기 때문에 시간상수 RC는 같다. 마찬가지로 계산하면 100kΩ일 때 시간 상수는 1s가 된다.2. 각 실험에서 데이터 표의 피트 상수 C의 역수를 입력하고 계산하라. 실험한 회 로의 시간상수의 값을 각각 비교하라.→ 47kΩ일때 시간상수는 0.47s이고 방전1의 역수는 0.4407이였고 충전1의 역수는 0.5194이였다. 회로의 시간상수의 값을 비교하면 방전1일때는 오차가 0.03정도 나고 충전1일때는 오차가 0.05정도 나온다. 방전할 때와 충전할 때 0.03~0.05 정도의 오차가 났기 때문에 비슷하다고 볼 수 있다.→ 100kΩ일때 시간상수는 1s이고 방전2의 역수는 1.1463이였고 충전2의 역수는 1.1350이였다. 회로의 시간상수의 값을 비교하면 방전2일때는 오차가 0.1463정 도 나고 충전2일때는 오차가 0.1350정도 나온다. 100kΩ일때는 시간상수와의 차가 방전과 충전 모두 0.1정도여서 비슷하다고 볼 수 있다.3. 축전지 사이의 전압 대 시간의 그래프를 자연 로그 함수로 그린다면( x 축은 시간 축으로 y축은 ln V를 축으로), 방전 그래프는 어떻게 그려질 것인가? 예상 그래프를 그려보시오.→ 축전지를 방전할 때 수학적 방정식은이 나오게 된다. 축전지가 방전되는 순간(t=0 일 때)의 전압을 V0라 가정하고 축전지를 방전할 때 수학적 방정식에 로그를 취하게 되면가 되게 된다. x 축은 시간 축으로 y축은 ln V를 축으로 방전 그래프를 그릴 때 y=ax+b인 일차 함수 그래프와 비교해 봤을 때 lnV를 y하고 하고 t를 x라고 했을 때 기울기가 -이고가 b 즉 y 절편인 그래프가가 그려진다. 기울기가 -이 기 y 절편인 그래프가가를 넣어서 계산해보면 기울기가 약 -2.13인 그래프가 그려진다. 축전지 사이의 전압 대 시간의 그래프를 자연 로그 함수로 그린다면 방전 그래프를 예상해보면 아래와 같이 그려질 것이다.4. 축전지 방전회로에서의 ln(V) 대 시간의 기울기는 무엇을 나타내는 것인지 의미를 말하시오.→ 축전기가 방전되는 순간 t=0 일 때의 전압을 V0라 가정 하였을 때 축전기가 방전될 때 축전기에 걸리는 전압은

자연과학| 2012.11.29| 6페이지| 1,000원| 조회(198)

저항, 축전지, 시간상수, 저항 축전지, 축전지 회로

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옴의법칙

옴의 법칙실험목표● 전류, 전위 차 (혹은 전압), 저항에 관한 수학적 관계식을 결정한다.● 회로에 저항을 달았을 때와 전구를 달았을 때, 전위와 전압 사이의 관계를 살펴본다.실험기구● 센서 : 전류 센서, 전압센서● 기타기구 : 전선과 클립, 저항 50Ω , 68Ω , 꼬마전구, 직류 전원 공급기정의전기량설명단위물과 비교할 때전압(전위 차)회로의 두 점 사이의 단위 전하 당 에너지의 차를 잼V (볼트)물의 압력전류회로 안을 흐르는 전하의 양을 잼A (암페어)흐르는 물의 양저항회로 안에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 잼Ω (옴)파이프 속에서 물이 흐르기 어려운 정도를 잼실험 방법0. 직류 전원 공급기를 꺼 놓은 상태에서 50Ω ,68Ω 저항 전선등을 연결한다1. 전원 공급기의 전원을 켜기 전에 전압을 0V로 설정하고 전압을 5V까지 천천히 올린다. 전압을 올릴때마다 보관버튼을 눌러 점을 수집한다.2. 5V가 될 때까지 과정을 반복한다.3. 선형추세선 버튼을 누르고 일차방정식(mI+b)을 누르고 맞춤테스트를 눌러 기울기와 y-절편을 구한 후 표에 기록한다.1.결과 분석1)여러분이 얻은 그래프를 이곳에 붙인다.50Ω (1)50Ω (2)68Ω (1)68Ω (2)2.여러분이 얻은 데이터를 바탕으로 다음표를 작성하여라.선형 추세선의 기울기 (V/A)선형 추세선의 y-절편(V)저항 50Ω (1)49.970.8218저항 50Ω (2)50.250.07551저항 68Ω (1)66.650.1295저항 68Ω (2)71.010.1257전구(처음 3점)3.718전구(마지막 3점)59.063. 전류의 변화가 전압에 비례한다면, 데이터는 원점을 지나는 직선이 되어야 한다.▶ 이번 두 실험에서 y-절편은 0에 얼마나 가까운가?저항이 50Ω(1) 일 때 y-절편은 0.8218 이고 저항이 68Ω(1) 일 때는 y-절편이 0.1295 이다. y-절편이 50Ω, 68Ω 일 때 둘 다 모두 0에 가깝다고 할 수 있다.▶ 전압과 전류사이에는 비례관계가 있는가?데이터를 보면 원점을 지나는 일차함수 그래프가 나오는 것을 볼 수 있다. 따라서 전압 을 증가시킬 때 저항기에 흐르는 전류가 증가하기 때문에 비례관계라는 것을 알수있다.▶ 그렇다면 각각의 경우에 해당하는 ‘전위=상수*전류’ 형식의 방정식을 세워보아라.(전위=상수 * 전류) 형식의 방정식에서 상수는 각 저항기에서 그래프의 기울기를 나타 낸다. 방정식을 세워보면 저항 50Ω에서는 (전위=50 * 전류) 이고, 저항 68Ω에서는 (전 위=67 * 전류)의 방정식을 세울 수 있다.4.여러분의 저항기는 옴의 법칙을 따르는가? 실험 결과에 근거하여 답하여라.우리가 사용한 저항기는 옴의 법칙을 대체로 따르는 것 같았다. 오차 범위가 있다고는 하 지만 그래프도 대체적으로 직선이 나왔고 열에 의한 변화도 없는 것으로 보였기 때문이다.5.전구에 걸리는 전압이 증가할 때 전구에 흐르는 전류는 어떻게 되는지 설명하여라.▶ 직선형에서 바뀌는가?그래프만보면 잘 보이지는 않았는데 선형추세선으로 확인하니 확실히 달라진게 보였다.▶ 전압이 증가할 때 전구의 저항은 어떻게 되는지 설명하여라.전구를 연결 할 때도 전압이 증가하면 전류도 증가하지만 전압이 높으면 높을수록 직선 에서 조금 벗어나 곡선형태가 되가는 것을 볼 수 있었다.▶ 전구가 밝아지면 뜨거워지는데 전구의 저항은 온도에 따라 어떻게 변하는가?저항의 온도가 높아지면 높아질수록 저항의 저항값은 올라간다는 것이다.6.전구는 옴의 법칙을 따르는가? 실험 결과에 근거하여 답하여라.-온도가 낮을 때는 어느 정도 맞는듯하나 온도가 높아질수록 맞지 않는 것 같다.처음 기울기는 3.718이었는데 나중기울기는 59.06이었다. 만약 전구를 연결 했을 때도 옴의 법칙을 완벽히 따른다면 처음과 나중의 기울기 차이는 없어야 할 것 이다.● 고찰

자연과학| 2012.11.29| 5페이지| 1,000원| 조회(334)

전압, 실험보고서, 결과보고서, 전류, 옴의법칙

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음파와 맥놀이

물리학 실험 보고서-음파와 맥놀이2012154010김은희Ⅰ. 실험목표● 소리굽쇠로부터 나오는 음파의 진동수와 주기를 측정한다.● 소리굽쇠로부터 나오는 음파의 진폭을 측정한다.● 두 소리굽쇠의 음파사이에서 맥놀이 관찰을 한다.Ⅱ. 실험기구● 센서 : 마이크로폰● 기타기구 : 소리굽쇠Ⅲ. 실험방법실험1) 단순파형Labpro의 channel 1에 마이크로폰을 연결한다.1.소리굽쇠를 이용하여 고무망치로 두들겨 음파를 발생하여 마이크로폰에 가깝게 위치시 키고 음파를 수집한다. 소리굽쇠를 너무 심하게 혹은 너무 조심스럽게 두들기면 파형이 심하게 찌그러질 수도 있다.2.요구하는 데이터를 기록한다.실험2) 맥놀이1. 맥놀이를 관찰하기 위하여 동일한 시간에 소리굽쇠를 두드려서 결합된 소리에 귀를 기 울여야 한다.2. 소리굽쇠를 사용할 때 똑같게 그것들을 두드리고 마이크로폰으로부터 동일한 거리에 위치시킨 다음 두 음색이 울리고 있는 동안 데이터를 수집한다.3. 요구하는 데이터를 기록한다.Ⅳ. 음파- 역학적 진동은 아주 넓은 범위의 진동수를 갖고 있다. 그러나 사람의 귀는 20 Hz부터 20000 Hz 까지만 감지한다. 통상 이 범위의 진동수를 소리라고 부르나 물리학에서는 가청범위를 벗어나는 모든 역학적 파동도 음파라고 부른다.Ⅴ. 음파의 중첩- 작은 진폭을 가진 여러 종류의 음파가 매질을 통과할 때 중첩원리가 성립된다. 두 개의 파가 존재할 때, 매질의 작은 한 부분의 변위는 두 개의 파가 각각 혼자 존재하였을 때 생기는 변위들의 합으로 나타낸다. 이와 같은 두 파를 합하여 나타나는 파를 두 파의 중첩 이라 부른다.Ⅵ. 맥놀이파동에는 맥놀이 진동수(Beat frequency)라는 것이 있다. 이것은 진동수가 다른 두 개의 파동이 동시에 겹치게 되면 새로운 진동수를 가지는 파동이 생기게 되는데, 이 때 나타나는 진동수가 맥놀이 진동수 이다.Ⅶ. 실험 결과ⅰ) 음파 (단순파형)ⅱ)맥놀이 중첩그래프ⅲ) 맥놀이 그래프실험1) 단순파형소리굽쇠주기의 갯수첫 번째 최댓값(s)마지막 최댓값(s)(s)주기(s)진동수(Hz)큰 것240.00190.04730.03890.002486작은 것240.00140.03670.03160.002412소리굽쇠마루(V)골(V)진폭(V)큰 것0.04820.00320.0596작은 것0.02310.00210.0533소리굽쇠변수A(V)변수B()(Hz)큰 것0.042950079.5774작은 것0.020150079.574실험2) 맥놀이주기의 갯수첫 번째 최댓값(s)마지막 최댓값(s)(s)맥놀이(s)맥놀이 진동수(Hz)큰것300.00450.0930.0740.02110작은 것300.0020.0650.0430.012.5Ⅷ. 고찰소리굽쇠를 고무망치로 칠 때의 파형이 생각했던거와 달리 큰 굴곡없이 나와서 계속 했지 만 그래프의 축 변화를 주고 나서는 비슷하게 결과가 나왔다. 큰 소리굽쇠와 작은 소리굽 쇠 두 개를 같이 놓았을 때, 겹쳐놓았을 때 등 여러 가지로 실험하였지만 그래프의 파형 모양은 비슷한 형태로 나오는 것을 알 수 있었다.

자연과학| 2012.10.29| 5페이지| 1,000원| 조회(2,174)

물리학실험, 맥놀이, 진동수, 음파, 소리굽쇠, 음파와맥놀이

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