반응형 일반물리학실험 | 정전기 발생 및 측정 TIP 패러데이 ice pail과 대전봉을 사용하여, 전하의 발생, 전하의 이동, 전하의 보존 등에 대해 알아보자. 모피-유리-운모-비단-면포-목재-플라스틱-금속-황-에보나이트 순으로 양으로 대전되기 쉽다. 전하의 양과 음은 몇 가지 요인들로부터 영향을 받는다. 표면상태, 표면 사이의 압력, 마찰의 속도 등이 포함되며 매끄러운 표면일수록 많은 전하를 만들어낸다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 먼저 실험에 앞서 패러데이 ice pail과 에보나이트 대전봉, 인조 가죽(면포)으로 만든 대전봉, 그리고 알루미늄으로 되어있는 실험봉을 준비한다. 자세한 실험 방법은 다음과 같다. 2) ice pail을 접지시킨다. 그리고 전위계를 ice pail에 연결한다. 3) 전압계의 전압 범위는 상황에 따라서 조절한다.(.. Engineering/물리학 2022. 12. 17. 일반물리학실험 | 기초 정전기 실험 TIP 직접 실험을 통하여 전하의 발생, 전하의 분포, 전하의 이동 등의 정전기적 현상에 대해 정확한 이해를 얻는다. 전하 전하란 전기적, 자기적 효과를 만들어내는 성질이다. 전하는 양전하와 음전하 두 종류로 이루어져 있으며 독립적인 존재가 아니라 항상 물체에 존재한다. 즉 전하는 질량과 함께 존재하며 물체가 전하를 가지게 되면 그 물체는 대전되었다고 한다. 전하의 근원은 원자로서 양성자는 한 물질로부터 다른 물질로 이동할 수 없기 때문에 대전된다는 것은 음전하의 기본 운전자인 전자를 잃거나 얻는 현상을 말한다. 전하의 가장 중요한 특징은 전하량 보존 법칙을 따른다는 것인데 최초 중성인 두 물체를 문지르면 한쪽은 상당량의 전자를 잃게 되어 양의 부호로 대전되고 다른 한쪽은 전자를 얻게 되어 음의 부호로 .. Engineering/물리학 2022. 12. 16. 일반물리학실험 | 줄의 정상파 TIP 1. 줄의 진동수에 따른 파형과 파장을 관찰하고, 파장의 속력을 계산하여 줄의 장력과 진동수에 따른 속력 변화를 관측한다. 2. 본 실험은 진동하는 줄에서 일어나는 정상파의 파형을 관찰하고 정상파의 전파 속도와 줄의 장력, 줄의 밀도와의 관계를 찾아보는 것을 목적으로 둔다. 파동 파동은 한 지점에서 일어난 진동이 주변으로 전파되는 것을 말한다. 파장이란 파동이 가장 높은 변위인 마루와 마루사이의 거리 혹은 가장 낮은 변위인 골과 골 사이의 거리를 말하며, 파장의 SI단위는 m이다. 단위길이에 들어가는 파장의 개수를 파수라고 하고, 파동의 같은 위상이 반복되는 시간 간격을 주기하고 한다. 단위시간 동안 같은 위상이 반복되는 횟수를 진동수라 하며, 진동수(f)=1/주기(T)으로 나타낸다. 파동은 역학.. Engineering/물리학 2022. 12. 13. 현대물리학실험 | Cathode Ray Tube TIP 1. 자기장과 전기장이 전자의 운동에 미치는 영향을 관찰하고 전자의 질량과 전하량의 비율 e/m을 측정하는 것이다. 2. CRT, 함수발생기, 오실로스코프의 사용방법 숙지하는 것이다. 1. Lorentz force 전하량 Q 로 대전된 입자가 자기장 B안으로 속도 V 로 입사각 θ 로 들어갔을 때 이 입자가 받는 힘. F = QVBsinθ 2. Electric force 전기력 = F = QE (E = 전기장) 3. Helmholtz coil 아래 그림과 같이 원형 도선으로 같이 감은수 n 인 원형 코일 2 개를 만든 후, 코일 사이의 간격을 코일의 반경과 동일하게 구성하면, 두 코일 사이의 공간에서는 균일한 자기장이 생 성된다. 이를 헬름홀츠 코일(Helmholtz coil)이라고 한다. 실험 .. Engineering/물리학 2022. 12. 11. 현대물리학실험 | 열전자 방출 (Tube Diode) TIP 1. Edison effect (에디슨 효과) 열전자 방출을 확인한다 2. Schottky effect(쇼트키 효과)를 확인한다 Edison effect 가열된 금속이나 금속산화물 반도체 표면에서 전자가 방출되는 현상. 열에 의해 에너지를 얻은 전자가 진동에너지에 의해 전자를 속박하는 정전기력을 이겨내고 분리되어 금속 표면에서 튀어나오게 된다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) Demonstration Tube를 수평하게 고정시킨다. 그리고 핀과 핀 사이 거리가 가장 먼 부분 을 아래쪽으로 돌린다. 2) 조심스럽게 핀을 튜브 스탠드에 멈출 때 까지 넣는다. 3) 양의 가열전압 UF를 얻기 위해 소켓 F1 을 튜브 스탠드의 음극에, 소켓 F2 를 양극에 4.5～7.5V의 출력으로 연결한다. 4) 튜브.. Engineering/물리학 2022. 12. 10. 일반물리학실험 | 암페어 법칙 Hall sensor 자계를 검출하는데 사용하는 센서로서 자계가 있는 곳에서 센서가 그 자계의 세기에 따라 전류를 유도하여 주는 것이다. 자계를 측정하는 센서로는 홀센서와 홀IC가 있다. 홀센서는 자계를 측정하여 유도되는 전류를 필터와 증폭기를 통하여 이용하여야 하지만 홀IC는 내부적으로 증폭기가 구성되어있다. 홀 센서에 공급되는 전류 일정 ; 외부 자기장에 어느 정도 비례한 일정한 출력 전압 얻음(홀 소자 자체의 비선형성 때문) 직선도선에서의 자기장 직선 도선 주위의 자침의 움직임 : 도선 주위에 놓인 나침반의 N극이 가리키는 방향을 따라 나침반을 옮겨가면 하나의 원이 그려진다. 이 선이 직선 전류가 만드는 자기장을 표시하는 자기력선이 된다. 1) 자기력선은 도선을 중심으로 하는 동심원이 된다. 2) .. Engineering/물리학 2022. 11. 20. 공학물리학실험 | 암페어 법칙(자기장 측정) TIP 직선도선, 원형도선 및 솔레노이드 코일에 전류가 흐를때 도선주위의 자기장의 세기를 측정하여 이론적인 자기장 분포 곡선과 일치하는가를 알아보고 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙이 성립하는가를 확인한다. 실험 방법 1. 인터페이스 셋업 1) 인터페이스를 켠 다음, 컴퓨터를 켠다. 2) 자기장센서를 아나로그 채널A, 회전센서를 디지털 채널 1,2에 연결한다. 3) 데이터스튜디오 프로그램을 실행하고 아날로그 채널A는 자기장 센서를, 디지털 채널1,2 에는 회전센서를 선택한다. 4) 센서의 설정 ① 회전센서 셋업: 아이콘을 더블클릭 → Measurement 에서는 Position(m)을 선택 → Rotary Motion Sensor 에서는 1440을 각각 선택한다. ② 자기장센서 셋업: 아이콘을 더블클.. Engineering/물리학 2022. 11. 16. 일반물리학실험 | 암페어 법칙 TIP 원형 도선, 직선 도선, 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 생성되는 자기장의 밀도를 이해하고 이론적 값과 실험값을 비교한다. 실험 방법 PART Ⅰ: Computer Setup 1) ScienceWorkshop 인터페이스를 컴퓨터에 연결하고 인터페이스와 컴퓨터의 전원을 켜라. 2) 자기장 센서의 DIN 플러그를 인터페이스의 아날로그 채널 A에 연결하라. 3) 파워 앰프를 아날로그 채널 B에 연결하라. 파워코드를 파워 앰프 뒤에 꽂은 후, 파워코드를 전기저장소에 연결한다. 4) 다음과 같은 문서 파일을 열어라. DataStudio ScienceWorkshop(Mac) ScienceWorkshop(Win) P58 Solenoid.DS P52 Mag Field Solenoid P52_SOLE.SWS ①.. Engineering/물리학 2022. 11. 12. 일반물리학실험 | 에너지 트랜스퍼 (Energy Transfer) TIP 핸드크랭크 발전기를 통해 역학적 에너지를 전기 에너지로 바꾸고 가열용 저항기를 통해 전기 에너지를 열에너지로 바꾸어 에너지의 형태가 전환되는 것을 살펴보고, 전기 에너지와 열에너지를 비교하여 에너지가 보존되는 것을 확인한다. 실험은 핸드크랭크 발전기를 이용하여 사람이 음식물을 섭취해 얻은 에너지를 운동에너지로, 다시 그것을 전기에너지로, 열에너지로 전환하는 실험이었다. 일을 가해준 것이므로 온도(T)그래프는 시간에 따라 점차 증가하는 그래프였고, 전압V와 전류I는 핸드크랭크를 돌린 속도와 방향에 따라 증가하기도 하고 감소하기도 하였다. P(t)그래프를 시간에 대해 적분하면 E=Pt=VIT에 따라 전기 에너지의 값이 나온다. 그리고 E=Pt=VIT의 단위는 줄(J)이므로 비열의 단위 J/kg·℃를 .. Engineering/물리학 2022. 11. 8. 일반물리학실험 | 관성모멘트와 각 운동량 보존 TIP 회전하는 물체의 관성모멘트를 실험을 통해 측정하고 관성모멘트에 따른 각운동량 보존에 대하여 알아본다. 각 운동량회전 운동하는 물체의 운동량을 가리키며 물체의 운동량과 물체와 회전축 사이의 거리를 곱한 값으로 표현하는 벡터량이다. 회전운동을 하는 물체는 병진운동에서의 선 운동량과 대응되는 각운동량을 가지고 있다. 회전축으로부터의 거리를 r, 운동량 p, 질량 m, 접선의 속도 v, 각속도 ω를 이용해 각운동량 l을 아래와 같이 정의내릴 수 있다.I = rp = rmv = (mr2)ω = Iω 실험 방법실험 A. 관성모멘트 측정 실험실험 B에서 필요한 사각질량을 당기기전 즉 r이 20㎝인 계의 관성모멘트와 사각질량을 당긴 후 즉 r이 10㎝인 계의 관성 모멘트를 측정하고자 하는 실험이다.1) .. Engineering/물리학 2022. 11. 5. 일반물리학실험 | Tracker 프로그램을 사용한 포물선 운동 TIP 발사기를 이용하여 임의의 각도에서 일어난 포물선 운동을 영상으로 기록하고, 트래커 프로그램(Tracker Program)을 이용하여 공의 운동 상태를 분석해 본다. 실험 방법1. 실험 과정1) 발사기를 스탠드에 끼워 고정한다. 2) 발사기의 각도를 30°로 설정한다. 3) 발사기의 뒤편에 흰색 판을 설치하고 흰색 판 앞에 줄자를 테이프로 붙여 고정시킨다. 4) 발사기를 정면으로 촬영할 수 있는 위치에 삼각대를 설치한다. 이 때 카메라 화면에 쇠공의 궤도가 전부 나와야 한다. 5) 삼각대 위에 카메라를 얹고 수평이 되도록 삼각대를 조절한다.6) 카메라의 모드를 슬로우모션 촬영으로 설정한다. 7) 카메라가 쇠공을 정확하게 촬영할 수 있도록 카메라의 초점을 확인한다. 8) 발사기에 쇠공을 넣고 .. Engineering/물리학 2022. 10. 31. 일반물리학실험 | Tracker 프로그램을 사용한 단조화 운동 TIP 단조화 운동을 하는 물체의 영상을 촬영하고, Tracker를 사용하여 주기를 측정하고 주기와 물체의 질량, 용수철 상수 사이의 관계에 대해 배운다. 단조화 운동을 물리학에서 많은 현상들을 기술하는 데 중요한 역할을 한다. 용수철에 매달린 물체, 진자, RLC 전기회로, 고체 물질이나 분자 내에서 원자의 진동 등은 근사적으로 단조화 운동으로 기술될 수 있기 때문이다. 이 실험에서는 질량, 용수철 상수 등 몇가지 변수를 바꾸었을 때 물체의 진동하는 상태가 어떻게 달라지는가를 관찰한다. 실험 방법[실험1] 수평면에서의 진동1) 수레의 질량을 측정하고 그림2와 같이 장치한 다음 수평계를 이용하여 트랙의 수평을 조정한다. 2) 용수철을 수레와 트랙 끝단에 연결하고 수레의 평형점 위치를 기록한다. .. Engineering/물리학 2022. 10. 30. 일반물리학실험 | Tracker 프로그램을 사용한 포물선 운동 TIP 수평면에 대해 임의의 각도로 공을 발사시킨다. 공의 날아가는 궤적을 영상으로 찍어, 수평방향과 수직방향으로 공이 어떤 운동을 하는지 살펴본다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 발사기를 스탠드에 끼워 고정한다. 2) 발사기의 각도를 30도로 맞춘다. 3) 실험대에서 약2m 떨어진 거리에 삼각대를 설치한다. 4) 삼각대에 카메라를 설치하고 카메라가 실험대를 정면으로 바라보게 한다. 5) 카메라에 보이는 화면이 실험대에 수평이 되도록 한다. 6) 카메라 화면에 쇠공의 궤적이 전부 촬영될 수 있도록 조정한다. 7) 카메라의 초점을 정확하게 맞춘다. 8) 녹화시작과 동시에 방아쇠를 당겨 쇠공을 발사시킨다. 9) 녹화 종료후 촬영이 정확하게 되었는지 확인한다. 10) tracker 프로그램을 통해 영상을 분.. Engineering/물리학 2022. 10. 29. 기초공학실험 | 자이로스코프 동특성 실험 비틀림 진자로 물체의 탄성에 의해 진동하는 진자이다. 단, 실의 맨 끝에 작은 추를 달아서 이에 수직한 면 안에서 진동하게 하는 것으로, 이론적으로 본다면 진자는 조금이라도 관성이 있으며, 또한 그 위치가 평형점으로부터 벗어나게 될 때는 그 평형으로 돌아가려는 성질이 있다. 이 경우, 진동주기는 보통 관성과의 관계에 의해 주어진다. 실험 방법1. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정1) 그림과 같이 Bifilar pendulum을 위치시키고 줄자를 이용하여 지지대로부터 추의 윗면까지의 실의 길이를 잰다. (여기서 사용된 추는 자이로스코프의 일부이다.) 2) 추의 질량을 측정하고 줄자를 이용해 나사에 연결된 실 사이의 거리를 잰다.(질량은 추의.. Engineering/물리학 2022. 9. 30. 물리학실험 | Hall Effect (홀 효과) TIP Hall effect의 원리를 이해하고 hall effect의 중요한 특성인 mobility, carrier type 그리고 carrier concentration을 분석한다. Mobility 특정한 형태의 하전입자가 전기장의 영향하에서 고체물질 내를 이동하는 난이도의 정도. 러한 입자들은 전기장에 의해 끌리면서 고체 내의 원자들과 주기적으로 충돌한다. 전기장의 영향과 충돌로 인해 입자들은 유동속도라고 불리는 평균속도로 움직인다. 입자의 mobility는 전기장의 단위세기당 유동속도의 크기로 정의된다. mobility는 실험적으로 측정할 수 있다. 주어진 고체에서 특정한 입자의 mobility는 온도에 따라서 변화한다. 같은 종류의 입자들도 그 mobility의 값들이 약간씩 다를 수 있는데, 이.. Engineering/물리학 2022. 9. 29. 일반물리학실험 | Hall Effect TIP 홀 효과를 이해하고, Ge로 도핑된 반도체에서 홀 효과에 의한 전기전도도를 조사해 본다. 반도체 도핑 반도체에 불순물을 첨가하는 것이며 이는 반도체의 특성 변화를 일으키므로, 불순물을에 따라 필요한 특성을 얻어낼수 있다. 이를테면 어떠한 불순물은 반도체로 하여금 전도율을 유의미한 값으로 증가시키기도 한다. 1. 비고유 반도체, 고유 반도체 고유 반도체는 도핑된 불순물이 반도체의 전기적 성질에 영향을 미치지 않을만큼 적게 들어 있는 순수한 반도체이다. 이러한 경우 운반자는 열이나 빛에 의해 들떠서 생긴 전자와 양공 뿐이다. 고유 반도체에 열이나 빛이 가해지면, 전자로 가득 차 있던 원자가띠에서 전자가 튀어나와서 전도띠로 이동하는 것이기 때문에, 양공과 전자의 수가 같다. 운반자의 농도는 온도에 변화.. Engineering/물리학 2022. 9. 28. 물리학실험 | Hall Effect & Helmholtz Coil TIP 1. Hall 효과와 이를 측정할 수 있는 방법에 대해 이해한다. 2. Hall 효과를 통해서 시료의 전하 운반자의부호와 밀도를 측정하고, 이를 통해 n-type과 p-type반도체에 대해서 이해한다. 3. Hall 효과를 통해서 자기장을 측정할 수 있는 방법을 논의하고 그 한계점에 대해 논의 할 수 있다. 실험 방법 1. Hall Effect 1) Hall effect 실험 세트를 설치한다. 전자석 사이에 시료와 gaussmeter를 설치하고 전 자석에 constant current power supply를, 시료에 Hall effect set-up을 연결한다. 2) 이때 시료에 한 방향으로는 전류를 흘려주면서 다른 한 방향으로는 그 때의 전압을 측정하게 된다. 시료와Hall effect set.. Engineering/물리학 2022. 9. 27. 물리학실험 | 전류가 만드는 자기마당 - 비오-사바르 법칙과 앙페르의 법칙 TIP 전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 이 실험에서는 직선 도선에 전류를 흘리고 주위의 자기마당을 홀-센서를 사용하여 측정한다. 이때 전류의 크기, 방향 및 전류가 흐르는 도선으로부터의 거리, 위치에 따른 자기마당의 변화를 조사하여 각 변인에 따르는 의존성을 알아보고 비오-사바르(Biot-Savart)의 법칙과 앙페르(Ampere)의 법칙을 확인한다. 아울러서 자기마당을 측정하는데 이용하는 홀(Hall) 효과와 사각 줄토리(코일) 및 솔레노이드의 자기마당을 공부한다. 전하들의 이동을 전류라고 부르며 정량적으로는 단위 시간 동안에 단면을 통과하는 총 전하량으로 정의한다. 전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 전하는 움직이거나 정지해 있거나에 관계없이 전기 장을 형성하지만 자기.. Engineering/물리학 2022. 9. 23. 이전 1 2 3 4 5 6 7 ··· 16 다음 반응형
