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  일반물리학실험 | 자기장 TIP  1. 자기장을 방향과 크기를 이해한다. 2. 전류가 흐른 도선 주변의 자기장을 구하고 설명한다.   실험 배경영구자석 주변으로 자기장이 형성되며 그 모양은 자기력선으로 표현을 할 수 있다. 자기력선은 자석의 N극에서 나와서 S극으로 들어간다. 자기장은 움직이는 전하에 의하여 발생한다. 또한 자기장은 전기장과 마찬가지로 벡터장이다. 1) 자기력선에는 몇 가지 규칙이 적용된다. 자기력선 위 한 점에서의 접선자기력선은 자기장을 표현하며 방향은 그 점에서 자기장의 방향이다. 2) 자기장선 사이의 간격은 자기장의 크기를 나타낸다. 자기력선이 촘촘한 지역에서는 자기장이 세고, 성근 지역에서 자기장이 약하다.암페어 법칙은 “임의의 폐곡선을 지나는 자기장을 모두 합하면 그 폐곡선으로 둘러싸인 공간 안의 알짜전.. Engineering/물리학 2024. 3. 29.

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  일반물리학실험 | 자기 이력 곡선 TIP 강자성 물체에 자기장을 가하여 가해준 자기유도의 함수로 자기화강도(Magnetization)를 추정하여 자기이력곡선을 그린다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 그림과 같이 크기가 같은 솔레노이드 C와 D를 동서방향으로 놓고 그 중앙에 자침을 놓는다. 2) 전원 배치를 완료하고 스위치 K를 off로 놓는다. 3) 자침과 코일이 수직이 되게 설치한다.(나침판의 바늘이 0도에 위치) 4) 시료의 부피를 확인하고 기록한 후 솔레노이드 코일 안에 넣는다. 초기 자화 되지 않은 시료를 제외하고 자침이 약간 변화됨을 볼 수 있을 것 이다. 5) 전원공급기의 전원을 키고 약간의 전류를 흐르게 한다. 6) 적극전환 스위치를 조정하여 전류방향을 교대로 바꿔주면 시료의 자성이 없어지는 지점을 찾을 수 있을 것이다. .. Engineering/물리학 2023. 4. 11.

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  일반물리학실험 | 전자의 비전하 측정 TIP 1. 전자선속 발생장치를 이용하여 전자의 전하와 질량의 비를 측정한다. 2. 대전 입자가 자기장 내에서 운동할 때 받는 로렌츠 힘(Lorentz force)을 이해하고, 사이클로트론 운동을 이용하여 전자의 전하와 질량의 비를 측정한다. 전자의 비전하 기체가 약간 들어 있는 관 속을 전자총에서 나온 가느다란 전자선이 지나가면 기체와 전자의 충돌에 의하여 전자가 지나간 자리에 흔적이 남겨진다. 이것을 이용해서 전자의 비전하(e/m)를 측정할 수 있다. 전위차 V로 가속시킨 전자를 세기가 B인 균일한 자기장에 수직으로 입사시켰을 때 이 전자는 원운동을 한다. 이 전다들이 기체들과의 충돌에 의하여 희미한 빛을 내는데, 이 빛을 관찰하여 전자가 그리는 원의 반지름을 측정할 수 있다. 실험 방법 1. 실험 .. Engineering/물리학 2023. 3. 24.

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  일반물리학실험 | 전자의 비전하 측정 TIP 균일한 자기장 내에 수직하게 입사한 전자가 자기력에 의해 등속원운동 함을 이해한다. 이 운동을 바탕으로 자연계의 중요한 상수 값의 하나인 전자의 질량에 대한 전하량의 비를 측정한다. 전자의 비전하 하전입자의 전하량과 질량의 비율을 나타내는 물리량을 비전하라고 한다. 일반적으로 비전하는 e/m 표기되며, C/㎏ 단위를 사용한다. 현재 알려진 전자의 비전하 값 e/m = 1.8×1011C/㎏이다 실험 방법 1. 실험 과정 1) 로브와 로브를 끝까지 왼쪽으로 돌린 후 전자의 비전하 측정 실험 전원 장치의 전원을 켠다. 2) 로브를 돌려 전자의 가속 전압을 0kV에서 서서히 증가시켜 0.17kV가 되도록 한다. 3) 로브를 돌려 헬름홀츠 코일이 자기장을 생성하도록 한다. 4) 원형의 β선이 방출되는 것을.. Engineering/물리학 2023. 3. 23.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  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.

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  일반물리학실험 | 자기유도(전류천칭) TIP 자기장 내에 있는 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 크기를 측정한다. 실험 방법 1. 전류와 힘의 관계 1) 실험장치를 꾸민다. 이때 전류경로가 가장 긴 것을 사용한다. 2) 실험장치와 전자저울의 수평을 잡는다. 3) 자석묶음을 전자저울 위에 놓는다. 4) 전자저울의 용기버튼을 눌러 자석묶음이 전자저울에 올려 있는 상태를 0.00g으로 맞춘다. 5) 전류가 0.50A가 흐르도록 전원공급장치를 조정하고, 이때의 무게를 측정하여 “자기력”칸에 기록한다. 6) 전류를 0.50A씩 증가시켜 3.00A가 될 때까지 과정 (5)를 반복한다. 7) 전류(x축)와 자기력(y축)의 그래프를 그린다. 2. 도선의 길이와 힘의 관계 1) 실험장치를 꾸민다. 2) 실험장치와 전자저울의 수평을 잡는다. 3) 자석묶음을 전.. Engineering/물리학 2022. 8. 7.

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  일반물리학실험 | 전류천칭 측정 TIP 전류가 흐르는 도선이 자기장 속에서 받는 힘을 척정해 자기장 또는 자기유도 B를 구한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 솔레노이드 코일과 전류천칭을 [그림2]와 같이 배치한다. 전류 천칭의 받침못을 닦는다. 2) 전류 환선(ABCD)가 수평이 되도록 조정나사로 조장하고, 그림과 같이 회로를 꾸민다. 3) 자기장을 만드는 솔레노이드 코일에 2.5A의 전류를 흘린다. 4) 전류 천칭에 1A의 전류를 흐르게 하면, BC부분이 솔레노이드가 만든 자기유도에 의해 하향력을 받는다. 5) Rider를 이용해 수평이 되게 올려 놓는다. 6) Rider의 길이와 전류 천칭의 전류값을 측정한다. 7) 전류 천칭의 값을 1.5A, 2A, 2.5A로 변화시켜가며 실험을 반복한다. 8) 솔레노이드 코일에 2.8A의 전.. Engineering/물리학 2022. 8. 6.

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  일반물리학실험 | 자기유도 측정 TIP 1. 전류가 흐르는 도선 주위에는 자기장이 생성되고, 자기장 내에 전류가 흐르는 고리 도선을 넣으면 도선은 토크를 받는다. 즉 전류가 흐르는 도선 사이에는 토크가 작용하는 것이다. 2. 본 실험에서는 직류 전류가 흐르는 솔레노이드의 자기장 안에 전류가 흐르는 고리 도선을 넣고 도선이 받는 토크를 측정하였다. 그리고 이를 통해 토크의 방향을 확인하고, 토크의 자기장, 전류에 대한 의존성을 알아보았다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 솔레노이드를 직류 이중 전원 장치의 한 쪽에 연결한다. 2) 전원 장치의 스위치를 켜고 전류계가 특정 값을 가리키게 한다. 3) 솔레노이드 안에 전류 천칭을 전류가 흐르는 쪽이 들어가게 놓는다. 4) 전류 천칭이 솔레노이드와 닿지 않고, 수평을 유지하도록 조정한다. 5).. Engineering/물리학 2022. 8. 5.

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  기초전자재료실험 | 반도체 홀 측정 TIP 홀 효과(Hall effect)란 시료가 자기장 속에 놓여 있을 때, 자기장에 수직한 방향으로 전류를 흘려주면 자기장과 전류에 수직한 방향으로 전위차가 발생하는 현상이다. 이를 통해 반도체 그래핀 박막의 전하 운반자의 종류가 전자인지 정공인지를 구별 할 수 있고, 전하의 밀도와, 이동도를 실험으로 알아낼 수 있다. 반도체의 종류에는 불순물, 결함이 없는 순수한 Si로 이뤄진 진성 반도체(intrinsic semiconductor)와 순수한 Si에 적은 양의 불순물을 넣어 전자 혹은 정공의 농도를 높인 불순물 반도체(extrinsic semiconductor)가 있다. 진성 반도체는 Si 원자가 공유결합을 한 상태로 결정을 형성하고 있으며 전자는 0K에서 가전자띠 까지 채워져 있고 전자띠는 비어있다.. Engineering/전자전기공학 2022. 6. 12.

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  화학공학실험 | 나노 자성유체의 제조 TIP 자성유체의 합성을 통해 자성유체의 특성에 대해 알아본다. 자성유체 자성 유체 (Ferrofluid)는 자기장이 존재할 때 강하게 자 화되는 액체이다. Ferrofluid의 역사로는, 1963년에 나사 의 스티브 파펠에 의해 고안된 액체 로켓 연료로서 자기장을 적용하여 무중력 환경의 펌프 입구로 연료를 끌어당길 수 있게 만들어졌다. Ferrofluid는 반자성의 강자로 이루어진 콜로이드 액체이며, 대개 유기 용매 또는 물로 만들어진다. 각각의 작은 입자(나노 입자)는 계면 활성제로 완전히 코팅되어 있으며 입자들이 강력한 자기장에 노출될 때 콜로이드 혼합물에서 분리될 수도 있다. 나노 입자의 자기력은 계면 활성제의 반 데르 발스 힘(분산력)이 자성을 방해하기에는 약하다. 일반적으로 철은 외부적으로 인.. Engineering/화학 공학 | 단위조작 | 유체역학 2022. 4. 16.

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  일반물리학실험 | e/m측정 TIP Helmholtz coil을 이용하여 생성시킨 자기장 하에서 전자의 운동을 관측하여 자기장이 운동하 는 하전입자에 미치는 힘을 이해한다. 역사적 배경 1899년 영국의 물리학자 톰슨(Thomson)경이 라더퍼드(Rutherford)와 공동으로 그때까지 실체를 규명하지 못하고 있던 음극선의 비전하를 측정하여 전자의 존재를 예상하였고, 이미 알려져 있던 광전효과와 에디슨 효과(열전자현상)등을 바탕으로 하여 전자의 존재를 결정적으로 증명하였다. 이로서 물질을 구성하고 있는 기본적인 입자에 대한 탐구가 시작되었다. 곧이어 원자가 전자와 핵으로 구성되어 있다는 것이 알려지고, 그 핵도 양성자, 중성자 등으로 구성되어 있다는 것을 알게 되었다. 현재에 이르러 양성자, 중성자 등도 그것을 만들어 주는 더 기본.. Engineering/물리학 2021. 8. 22.

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  일반물리학실험 | 영구자석의 자기장 TIP 1. 자기장의 거리 의존성을 자기 쌍극자의 거리 의존성과 비교하시오. 2. 자석의 자기 능률을 측정하시오. 막대자석은 두 극을 가진다. N극과S극. 일반적으로 N극과 S극으로 표시되고, 두 극을 가지면, 우린 그러한 자석을 dipole(이중극)이라 부른다. 자석의 두 극을 쪼개면, 두 극이 분리되지 않는다. 여전히 각각의 조각은 두 극을 갖는다. 마찬가지로, 2개의 자석은 여전히 두 극을 갖는다. 자기단극(magnetic monopole)은 없다는 우리의 지식을 토대로, 이중극이 자기장의 극원으로 가장 간단한 것이다. 다시말하면, 막대자석은 북(N)과 남(S)극 두 개의 극을 가지고 있다. 이것은 두 극을 가지고 있기 때문에 그러한 자석을 쌍극(dipole)이라고 부른다. 그리고, 일반적으로 북(.. Engineering/물리학 2021. 7. 26.

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  일반물리학실험 | 솔레노이드 안의 자기장 TIP 1. 솔레노이드의 전류와 자기장사이의 관계를 알아보아라. 2. 솔레노이드에서 미터 당 도선이 감긴 수와 자기장과의 관계를 알아보아라. 솔레노이드란 도선을 나선과 같은 모양으로 촘촘하게 감아 놓은 것을 말하며 이번 실험에서 사용하는 금속 Slinky는 솔레노이드와 같은 모양으로 우리는 이것을 솔레노이드로 이용할 것이다. 도선에 전류가 흐르게 되면 솔레노이드의 내부에 자기장이 형성되며 이러한 솔레노이드는 전기회로에서 사용되거나 전자석으로 이용된다. 본 실험에서 우리는 솔레노이드 내부에 형성되는 자기장에 영향을 주는 요인들이 무엇인지 알아보고 솔레노이드의 여러 위치에서 자기장이 어떻게 변하는지 공부할 것이다. 여러분은 Slinky의 코일 속에 자기장 센서를 넣어 코일 속의 자기장을 측정할 수 있고 물리.. Engineering/물리학 2021. 5. 23.

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  분석화학실험 | NMR을 통한 미지 시료 분석 TIP 분자식이 C8H10O인 미지시료를 예로 들어 NMR 분석하여 본다. NMR의 기본 원리 상당히 긴 파장을 가지고 있고 진동수와 에너지는 상대적으로 매우 낮은 편인 라디오파 영역의 파(RF파)가 분자와 만나면 1H나 13C를 비롯한 몇 가지 원자핵의 스핀 상태를 변화시킨다. 자기장 속에서 양성자는 핵이 외부자기장과 같은 방향으로 놓여 있는 낮은 에너지 상태와 핵이 외부자기장과 반대 방향으로 놓여 있는 높은 에너지 상태로 존재한다. 두 에너지 상태의 차이에 해당하는 어떤 형태의 에너지(매우 작으며 전자기 스펙트럼 중 낮은 진동수의 라디오파에 해당)가 외부에서 주어지면 에너지가 흡수되면서 핵의 스핀이 한 방향에서 다른 방향으로 뒤집어지는 (spin flip)이 일어난다. 이때 핵이 RF를 받아 스핀이 .. Chemistry/분석화학 2020. 8. 2.