http://newton.hanyang.ac.kr/mskimhttp://myhome.hanyang.ac.kr/jacobminjuliese@empal.com7장. 오실로스코프의 기본원리 및 작동 법■ 실험 목적- 오실로스코프의 구성 및 기본원리를 이해하고 파형 관측 및 전압의 측정방법을 익힌다.- 리사주 곡선을 만든다.■이론- 오실로스코프(Oscilloscope)- 전자빔이 왼쪽에서 시작하여 오른쪽으로 진행하면서 파형을 보여 주는 장치- 모든 분야의 실험실에서 사용하는 기본 장비- TV의 브라운관처럼 형광판위에 전자선이 움직임으로서 수평-수직 그래프를그려낼 수 있다. 이것을 음극선관 이라한다.- X와 Y축에 입력되는 값들은 “전압” 값들이다.- 내부에 주사발진기(sweep oscillator) 라 불리는 내부장치를 가지고 있다.이것은 일정 시간 간격으로 화면상의 전자선을 X축 상에서 움직여준다.- 일반적으로 공통된 병칭을 가지고 있다.∴ 트리거 : 입력신호에서 일정한 전압에 도달할 때 오실로 스코프의 빔이 출발하도록만드는 것을 말합니다.예)) 사인파가 입력되었을 때, 시간에 따라 파형이 상하운동하면 측정이 어렵다.이때 신호를 비교기에 넣어 설정한 전압보다 낮으면 전자빔이 대기하고 있다가설정한 전압보다 높으면 빔이 출발하게 한다. 화면의 왼쪽을 보면 파형의 부위에서 시작하는 것을 볼 수 있는데 이렇게 해주는 것이 트리거이다.- 위상(Phase) : 位像(위치의 형상)∴ projection(射影)- 주파수의 물리적 의미(Space의 변환 )=>Imaginary space변환(transformation)㉠ Fourier transformation (energy)㉡ Laplace transformation㉢ Z - transformation[Fourier Transformation]-∴ T 는 주기(period)- 만약와가 주기함수이면 이들의 일차함수도 주기함수이다. :
33장. Ohm의 법칙과 저항http://newton.hanyang.ac.kr/~mskimhttp://myhome.hanyang.ac.kr/jacobminjuliese@empal.com■ 실험 목적- 간단한 여러 회로에서 오옴의 법칙을 적용하는 것을 목적으로 한다.- 주어진 금속도체를 지나는 전위차 함수로서의 전류의 변화를 측정- 전위차가 일정할 때 저항의 함수로서의 전류변화를 측정■ 중요내용 및 보강할 내용ⓐ 오옴의 법칙이란?- 전류의 크기는 전압의 세기에 비례하고 저항의 크기에 반비례한다.※ 전자회로에서 다루는 전류나 전압은 미세한 경우가 많으므로 그 단위를 작게 하는 일이많다. 또한 전압은 강 전력에서는 아주 큰 전압을 다루는 경우도 있지만 전자회로에서는아주 작은 단위의 전압을 다루는 경우가 있다.저항 또한 아주 큰 단위의 값이 필요한 경우가 있다.mega(M)백만kilo(k)천milli(m)천분의 일micro(μ)백만분의 일nano(n)10억분의 일pico(p)1조분의 일ⓑ 기전력이란?-를 전위차라고 한다. 전류를 흐르게 하는 힘을 기전력이라고 정의한다.- 그림에서 보는 것과 같은 위치에너지의 차이를 일반적으로 전위차라고 정의한다.- 그리고 전기를 일으키는 힘을 전압이라고 하는데 건전지의 경우에는 기전력(electromotiveforce,)이라고 정의한다.ⓒ 전선 연결에 대해 설명하라.(전류, 전압, 저항의 직렬?병렬연결)※ 키르히호프 법칙전기회로는 전원(전압)이 있어야하고 그 전원에 부하(저항)가 연결되어야 한다.- 개회로(開 회로,open circuits) : 부하가 연결되지 않아서 전류가 흐르지 않는 회로- 폐회로(閉 회로,close circuits) : 전류가 흐를 수 있는 통로가 형성된 회로1) 키르히호프 전압법칙 (고리 규칙)닫힌회로를 이루는 소자에 걸린 전위차를 모두 더한 값은 0이다.(에너지 보존법칙)2) 키르히호프 전류법칙 (접점 규칙)회로의 어느 곳에 들어오는 전류를 모두 더한 값은 그곳에서 나가는 전류를 모두더한 값과 같다. (전하보존법칙)또는ⓓ 전원의 내부저항을 설명하라.1) 내부저항이 전류에 미치는 효과(전압법칙) ⇒회로에 실제로 흐르는 전류 값이 줄어듦2) 내부저항이 저항에 걸리는 전압에 미치는 효과저항에 실제로 걸리는 전압()은 전원의 기전력() 보다 낮아짐.
인간 사회의 발전에는 필연적으로 과학이라는 것이 따라 오게 되었다. 그리고 현재 인간 사회 문화의 발전 중심에도 또한 과학이 존재하고 있다. 이러한 과학과 공학의 실천은 인간 사회의 안전, 건강 및 복리에 대단히 큰 영향을 미친다. 따라서 과학과 공학에 여러 가지 사항이 요구되는 것은 당연한 것이다. 그러나 이러한 것들을 방해하는 것 또한 대단히 많다. 인간이 자연에 대하여 행하는 도덕문제, 환경문제, 위험과 안전, 연구나 실험의 정직성 등에 대한 여러 가지 부작용이나 부적합 사항 그리고 자연파괴 등 많은 부정적인 사례가 인류 역사를 통하여 대변되고 있다.과학의 궁극적인 목적은 무엇인가? 과학의 궁극적인 목적을 간단히 말하자면, 바로 한계의 극복이다. 구석기 시대부터 인간은 손의 한계를 넘기 위해 돌을 쓰기 시작했고, 또 그 돌의 한계를 넘기 위해 청동을 쓰기 시작했으며, 다리의 한계를 넘기 위해 자동차까지 출현하게 되면서 현재에 이르러 점점 더 한계의 한계를 뛰어 넘는 수많은 기술들이 나오고 있다. 이렇게 되면서 더불어 인간의 삶은 더욱더 윤택해지고 풍부해지면서 실질적인 인간 삶의 질이 좋아졌다는 것에 대해 반문할 사람은 그리 많지 않을 것이다.현대 과학의 첫 번째 특성: 양면성그렇다면 왜 과학의 문제점이 등장했을까? 이는 바로 과학의 양면성 때문이다. 과학은 눈에 보이는 삶의 질을 향상시키는 반면 눈에 보이지 않는 삶의 질을 저하시키고 있다. 가장 대표적인 예로는 자동차가 있다. 자동차는 인간의 이동수단을 편리하게 하기 위하여 생겨났고 현재 지구상에는 수십 억대에 달하는 자동차가 달리고 있다. 하지만 이로 인하여 생기는 매연, 미세먼지, 소음, 안전사고 등은 오히려 인간 삶의 환경을 악화시켰다. 또한 산업현장에서 사용하는 화석연료는 이산화탄소를 과잉 생성하고 있다. 앞의 두 예에서 본 것처럼 과학의 이면에 발생하는 가장 큰 문제는 환경 문제이다. 현재의 환경 위기의 원인은 생태계의 물리적 한계를 거의 고려하지 않고 개발된 탓이다. 무분별한 천연자원의 소비는 결국 많은 이산화탄소를 발생시켜 지구 온난화를 가져왔고 산성비로 인한 토양 오염까지 불러 일으켰다. 또한 간척사업은 해양생태계의 변화를 초래했다.현대 과학의 두 번째 특성: 수용성현재 과학의 편리함 이면의 문제점은 곪을 대로 곪아있다. 이렇게 된 이유는 과학의 두 번째 특성인 무분별한 과학의 수용성에서 찾을 수 있겠다. 과거 중세시대, 과학이 과학이라 불리며 정립되어 본격적으로 논의되던 시대에는 역사상 과학의 최대 라이벌이라 할 수 있는 신학이 정세를 잡고 있었다. 따라서 과학은 신학의 견제와 핍박 때문에 좀처럼 쉽게 사람들에게 받아들여지지 못했다. 그러나 세월의 지나고 사람들은 눈에 보이지 않는 미신적인 신학보다는 눈에 보이는 실용적인 과학에 점점 관심을 갖게 되었다. 하여 과학은 신학의 집중 견제에도 불구하고 점점 위력을 더해가 결국엔 신학의 영향력을 뛰어 넘게 되었고 점점 사람들은 과학의 이점만을 보아가며 무분별하게 과학을 수용하게 되었다. 그리고 현대의 사람들은 과학만능주의에 빠져들어 과학을 통한 유토피아를 낙관하게 되었다. 이러한 과학만능주의는 이제 인간도 인간의 손에 의해 만들어질 수 있다는 생명공학까지 이어지게 된다.생명공학은 산업적으로 유용한 제품 또는 공정을 제도하거나 개선하기 위해 생체나 생체유래 물질 또는 생물학적 시스템을 활용하는 기술이다. 전통생명공학기술은 발효식품제조기술, 동물수정란이식기술 등이 있고, 신 생명공학기술에는 생물공정기술, 동식물 세포 배양기술, 세포 융합기술, 핵이식기술, 단백질 공학기술, 유전자 재조합기술 등이 있다. 유전공학기술은 생물체에 주어진 유전형질을 인위적으로 변형, 개조시켜 새로운 형질을 가진 생물체를 만들어내는 기술이며 세포 융합, 핵이식 기술 및 유전자 재조합기술 분야 등이 있다. 생명복제의 역사는 최근까지 동물의 개체 발생은 암수 생식세포간의 수정에 의해서만 가능한 것으로 알려졌다. 그러나 1950년대에 개구리 수정란의 핵을 개구리 난자에 다시 이식하려는 시도를 시작으로 1970년대에 존 거든이 이 시도를 최초로 성공시키면서 본격적인 생명 복제가 시작되었고 최근에는 윌머트가 양의 유선세포를 공여 핵으로 새끼를 얻는데 성공함으로써 체세포 복제가 가능해졌다. 즉 이제는 인간도 복제할 수 있는 시대가 된 것이다.그런데 이렇게 인간복제가 가능하진다면 현재 인류 사회의 근간을 이루는 결혼과 가족 제도가 심각한 위기를 맞을 것이다. 친족관계가 혼란에 빠질 것이고 반드시 결혼을 하지 않아도 아기를 가질 수 있기 때문에 다양한 형태의 가족이 등장하게 될 것이다. 또 복제기술을 통해 부모가 되려는 이들은 가급적 우수한 유전형질을 가진 아기를 낳으려 할 것이기 때문에 새로운 우생학적 차별과 그에 따를 사회 계급이 생겨날 지도 모른다. 이런 상황은 심각한 사회 불안의 요소가 될 것이며 전통적인 성역할과 남녀 개념 역시 커다란 전환을 겪게 될 것이다.현대과학의 세 번째 특성: 공학윤리의 부재과거에는 과학의 영향이라는 것이 대단하지 않아서 소수의 비윤리적인 과학자들이 과학을 남용하는 경우에도 그 피해가 개인적인 수준에 머물렀다. 하지만 현대의 과학은 발전에 발전을 거듭하여 과학자들의 공학윤리 부재는 전 인류적인 수준의 피해를 불러일으키게 되었다. 이것의 가장 큰 예로는 원자 폭탄이 있다. 원자폭탄이란 우라늄. 플루토늄 등의 원자핵 분열에 의해서 얻어지는 에너지를 살상 또는 파괴 목적에 이용한 폭탄으로 그 시발점은 1932년 영국의 물리학자 채드윅이 중성자를 발견하면서부터이다. 중성자의 발견이 알려지자 과학자들은 너나없이 원자핵의 비밀을 캐내려고 뛰어들었고 이러던 중 이탈리아의 엔리코 페르미는 원자 번호 92인 우라늄에 중성자 하나를 결합해 원자 번호 93인 새로운 원소를 만들려고 시도 하였다. 이 과정에서 중성자를 흡수한 우라늄은 질량이 더 큰 원소가 되는 것이 아니라 핵분열로 인해 질량수가 작은 두개의 원소로 변했던 것이다. 게다가 계속 쏟아지는 중성자 때문에 일어나는 연쇄반응은 아인슈타인의 질량 에너지 등가원리(E=mc2)에 따라 엄청난 에너지를 만들어낼 수 있다는 것을 발견하였다. 순도 높게 농축된 우라늄 235, 플루토늄239 등 핵분열물질의 원자핵에 중성자를 충동시키면 원자핵에 분열 반응이 일어나고, 핵분열을 일으킨 원자핵으로부터는 다시 2개 이상의 중성자가 튀어나와서 다른 원자핵에 충돌하여 새로운 핵분열을 일으킨다. 이러한 핵분열반응은 연속해서 확대되어 나가며, 연쇄반응을 일으켜서 방대한 에너지를 방출하게 되는 것이다. 핵분열을 이용해서 핵폭탄을 만들 수 있다는 것은 레오 질라드가 생각해 내었다. 이렇게 해서 미국은 오펜하이머를 주축으로 일명 맨하튼 계획이라 불리며 1941년 본격적으로 원자폭탄 계발에 힘을 쏟기 시작했다. 결국 미국은 원자폭탄을 만드는데 성공하고 1945년에 그 실험장으로 일본을 선택함으로써 원자폭탄의 위력이 세상에 알려지게 되었다. 원자폭탄의 성공으로 오펜하이머는 유명인사가 되었지만 그는 그 충격에 헤어나지 못하였고 이후에 전 세계는 원자폭탄의 심각성을 깨닫고 핵 확산금지조약 등을 맺었지만 이미 세계적으로 방사능 누출이 심각한 문제가 되고 방사능 감염으로 인한 피해또한 정확히 판단할 수 없을 정도가 되었다.
