[물리]전자기이끎현상 실험보고서

목차

Abstract & Introduction
(1) 실험 목적
(2) 배경 이론
(3)실험 방법

Data & Results
실험1) 솔레노이드에 발생하는 전류확인
실험2) 전동기 1개만 돌릴 때
실험3) 전동기로 다른 전동기 돌릴 때
실험4) 따라서 도는 전동기의 부하저항에 따른 조사

Discussion

본문내용

알 수있다.
또한 내부저항을 구하기 위해서는 1.5V이전의 V-I 그래프를 이용해야 한다.
그렇지 않을 경우 유도기전력의 효과를 포함한 식을 사용하게되므로제대로된 결과를 얻을 수 없다. 실제로 구해보면
R = 1/ 0.114 = 8.8Ω R = 1/ 0.0066 = 151Ω
역시나 움직이기전의 저항을 구하는 것이 테스터기로 측정된 저항과 비슷하다.
이때 측정 저항보다 왼쪽에서 구한 저항이 큰 것은 이것은 내부의 마찰로 인하여 체감저항이 실제보다 늘어난 것이라 볼 수있다.
마지막으로 이끌린 전압과 외부전압과 각속도의 관계를 알아보자.
이끌린 기전력은 을 만족한다. 따라서 이끌린 기전력은 각속도에 비례한다고 볼 수 있다. 왜냐하면 측정한 이끌린 기전력은 요동치는 전류값의 중간값으로 계산한 결과이므로 의 영향은 무시해 줄 수 있고 나머지 값들은 상수이기 때문이다. 그런데 위에서 두 번째 그래프에서 볼 수 있듯이 전동기가 운동을 시작후 이끌린 기전력과 가해준 전압은 비례 관계이다. 따라서 전동기의 각속도는 외부 전압의 크기에 비례한다고 할 수 있다.
실험3)
다음 그래프는 실험2의 결과를 나타낸 것이다. 왼쪽은 외부전압을 직접 받은 전동기 내부에서 발생한 이끌린 기전력의 모습니다. 이것은 실험1에서 고찰한바와 같이 입력전압에 비례한다. 실험2에서 새롭게 확인할 수 있었던 점은 전동기가 직류 발전기로 사용될 수 있음이다. 두 전동기를 고무줄로 연결하고 한 전동기에 전압을 가해 회전시키면 연결된 전동기도 따라서 회전하게 된다. 따라도는 전동기 내부에서 일정한 자기장 안에서 줄토리가 회전하므로 자기 다발의 변화가 생기고 이에 따라 전압이 유도되는 것이다. 이로부터 전동기가 직류 발전기로 사용될 수 있음을 알 수 있다. 즉 전동기1과 전동기2의 각각의
유도전압과, 출력 전압은 같은 원리에 의해 유도되는 것이다. 또한 이둘의 각속도는
같은 줄에 매달려 돌기 때문에 같을 것이다. 따라서 두 전압의 값은 전동기의 내부구조가
동일하다면 같아야한다. 위의 두그래프를 통해 두값이 비례한다는 것은 유추가능하지만 실제로 두 그래프를 합쳐보면 유도기전력이 출력 전압보다 항상 작다. 여기에는 두가지 정도의 추론이 가능하다. 우선 두전동기의 내부구조가 틀릴 가능성이다. 즉 각속도에 동일하게 비례하나 비례하는 상수의 값이 다를수 있다. 두 번째는 유도된 각속도는 계산된
값이고 출력 전압은 측정된 값이라는 점이다. 계산된 값의 경우 전동기1의 저항에 의존하게
되는데 실험1에서 나타났듯이 그 측정값의 신뢰도가 100%는 아니며 실제로도 테스터기를 댈때마다 저항값이 변하여 계산값의 신뢰도가 많이 떨어지는 것이 사실이었다.
실험4)
내부저항이 r 이고 무부하 상태(부하저항 = ∞)에서의 출력 전압이 ε인 발전기에 저항 RL 을 부하로 연결한 경우를 생각하면 발전기에서 흐르는 전류는 다음과 같다.
부하에 가해지는 출력 전력은 다음과 같다.
이때 최대전력을 나타내는 조건은 R=r일때이므로 그래프에서 최대전력때의 저항값을 구하면 내부저항을 추측할 수 있다.
다음을 나타낸 것이 위의 그래프이며 약 12옴일 때 최대의 전력을 기록한다.
테스터기로 측정한 저항값은 11.5옴이었으므로 거의 정확하게 예측과 맞아떨어졌다.
전동기에서 발전기로의 에너지 변환 효율을 알아보자. 전동기에서 가하는 에너지는 입력 전력으로 볼 수 있고 발전기에서의 에너지는 출력 전력으로 볼 수 있으므로 입력 전력과 출력 전력의 비를 통해서 에너지 변환 효율을 알아볼 수 있을 것이다.
효율의 경우는 조금다르며 약 20옴정도에서 최대의 효율을 기록한다.
요율은 20%대로 매우 낮았으며 여러 마찰요인들이 주 원인으로 예상된다.

키워드

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