[일반물리학실험] 전자기 유도 예비 및 결과 보고서

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없음

본문내용

빼낼 때
주기 : 0.0169s
1차전압피크 : 1.990V
2차전압피크 : 0.029V
2. 결과 및 토의
실험결과의 오차 값이 커서 전체적으로 볼 때 다소 부정확한 실험이었다고 할 수 있다. 실험을 할 때 실험의 내용을 제대로 파악하지 못하여서 설치하는데 상당한 시간이 걸렸다.
이번 실험에서 가장 아쉬웠던 점은 실험 장치들의 상태가 그다지 좋지 않았다는 것이다. 컴퓨터도 여기저기 말썽이어서 우리 조는 계속 이동하면서 실험해야만 했다. 하지만 책에서만 보는 이론을 비록 오차는 컸지만 직접 실험적으로 확인할 수 있어서 나름대로 의미 있는 실험이었던 것 같다.
질문
(1) 왜 이 실험에서는 직류(DC)전압 대신 교류(AC)전압을 사용했을까? 만약 직류를 사용한다면 어떻게 유도전압을 만들어 낼 수 있을까?
-교류전압은 파(wave)를 이용한 것이기 때문에 전자기 유도가 위상의 차이에 의해서 이루어질 수 있다. 그러나 직류를 사용하게 될 경우에는 위상의 차이가 나타나지 않기 때문에 전자기 유도가 이루어지지를 않아서 유도 전압이 발생할 수가 없다. 그렇기 때문에 직류 전압 대신 교류 전압을 사용하게 되는 것이다.
(2) 실험 1에서 왜 전체 플럭스 변화의 합은 0 이 되는가?
-자석이 떨어지기 전과 떨어진 후를 비교하면 자석이 떨어졌다는 거 이외에는 자기장 내의 공간상에서 변화한 것은 아무것도 없다. 따라서 플럭스의 변화가 이면 0이 되는 것이 합당하다.
(3) 실험 1에서 그래프에서 유도전압의 피크 값(최대 또는 최소)과 0 은 각각 자석이 어느 위치일 때의 값인가? 유도전류, 유도플럭스, 유도전압의 작용을 설명해 보라.
(Hint: 전압센서 측의 임피던스(저항)는 무한대임을 기억하라)
-유도전압들의 피크 값은 먼저 (+)의 피크 값은 S극이 떨어질 때 자석의 반이 들어가 S극의 면적이 최대가 됐을 때이며, (-)의 피크 값은 S극은 다 나와 있으며, N극만이 센서 내에 있을 때가 (-)값의 피크가 되는 것이다. 그리고 0이 되는 값은 자석이 3/4 정도 들어간 지점으로 센서 내에 있는 N극의 면적과 S극의 면적이 일치할 때의 유도 전압의 값이 된다. 이러한 이유는 자기장이 낙하될 때의 속도와 면적에 비례하기 때문에 나타나는 것이기 때문에 최대 피크 값이 면적에 관계되면서 그러한 것이다.
(4) 피크 값이 (+)일 때와 (-)일 때 피크 값이 차이를 보이는 이유는?
-자석이 낙하하는 것은 자유 낙하이기 때문에 자유낙하를 하면서 점점 속도가 증가하게 된다. 따라서 같은 면적의 자기장이라고 하더라도 속도의 변화가 있기 때문에 그만큼 피크 값은 속도에 비례하여 변하게 된다. (-)일 때가 더 시간상 나중이기 때문에 그만큼 자유낙하에 의한 속도 증가로 피크 값이 커지게 되는 것이다.
(5) 실험 1의 그래프 상에서 계속 위, 아래로 움직임이 일어나는 이유는 무엇인가?(잡음(?))
-라디오를 킬 때 잡음이 나타나는 것처럼 주변의 전기기구의 영향 때문에 나타나는 현상일 것이라 생각된다. 전압센서에 연결한 전기도선이 센서와 가깝게 있기 때문에 그것에 의한 기전력이 나타난 것이라고 볼 수 있다. 왜냐하면 전기도선에는 교류 전압이 흐르기 때문에 계속 위상이 변하게 된다. 그런데 (+),(-)가 교대로 계속해서 발생하는 것을 보면 교류 전압에 반응을 하는 듯한 형태를 보이기 때문에 이러한 가능성을 언급하는 것이다.
3. 참고문헌
Fundamentals of PHYSICS Sixth edition, Hallyday/ Resinick/ Walker, Wiley
일반 물리학 실험실 http://phya.yonsei.ac.kr/~phylab/
두산 세계 대백과사전 EnCyber

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전자기,   변압기의 원리,   유도 기전력,   전자기 유도