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헬름홀츠 코일 자기장 측정 실험2025.11.181. 헬름홀츠 코일 헬름홀츠 코일은 균일한 자기장을 생성하기 위해 설계된 장치로, 두 개의 원형 코일이 일정한 거리에 배치되어 있습니다. 본 실험에서는 Pasco 장비를 이용하여 헬름홀츠 코일에 DC 5V 전압을 인가하고, 회전운동 센서와 자기장 센서를 통해 코일의 중심축을 따라 자기장의 강도 변화를 측정합니다. 붉은색과 검은색 단자를 코일의 양극과 음극에 연결하여 전류를 공급합니다. 2. 자기장 센서 캘리브레이션 자기장 센서의 정확한 측정을 위해 Tare 스위치를 이용한 영점 조정이 필수적입니다. 측정 전에 자기장 센서를 자석에서...2025.11.18
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전류와 자기장의 관계 및 자기장 특성 실험2025.11.181. 자기장의 기본 개념과 성질 자기장은 움직이는 전하에 의해 발생하는 벡터장으로, 자기력선으로 표현된다. 자기력선은 N극에서 나와 S극으로 들어가며, 접선 방향이 자기장의 방향을 나타낸다. 자기력선의 간격은 자기장의 크기를 나타내며, 촘촘한 지역에서는 자기장이 강하고 성근 지역에서는 약하다. 오른손 법칙을 이용하여 자기장의 방향을 결정할 수 있다. 2. 전류가 흐르는 도선의 자기장 전류가 흐르는 무한히 긴 도선 주변에는 자기장이 형성된다. 오른손 법칙에서 엄지손가락이 전류 방향을 가리킬 때, 나머지 손가락들이 자기장의 방향을 나타...2025.11.18
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RC 회로 충방전 실험 결과보고서2025.11.181. 축전기의 원리 및 구조 축전기는 양극판과 음극판 사이에 유전물질을 포함하는 장치로, 전기 회로에서 에너지 저장, 주파수 조정, 스파크 제거 등 다양하게 사용된다. 평행 판 축전기의 전기용량은 C=kε₀A/d 식으로 표현되며, 충전 시 양극판에 양의 전하가, 음극판에 음의 전하가 대전된다. 양극판과 음극판 사이의 전위차가 전지 양단의 전위차와 같아지면 완전히 충전되고, 전지를 제거하면 방전이 일어난다. 2. RC 회로의 충방전 특성 RC 회로는 축전기와 저항으로 이루어진 회로로, 전류의 크기가 시간에 따라 변한다. 충전 시 전하...2025.11.18
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다이오드를 이용한 교류 정류 실험2025.11.181. 다이오드의 정류 원리 다이오드는 한 방향으로만 전류가 흐르도록 허용하는 반도체 소자로, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류기 회로에 사용된다. 반파정류회로는 다이오드와 저항을 직렬 연결하여 입력전압이 양일 때는 입력전압과 거의 같아지고 음일 때는 거의 0이 되는 반파 정류된 파형을 생성한다. 전파정류는 브리지 형 정류회로를 통해 입력전압의 양수와 음수 모두를 양의 방향으로 변환하여 모든 전류가 한 방향으로 흐르게 한다. 2. 반파정류와 전파정류의 비교 반파정류회로는 1개의 다이오드만으로 간단하고 저렴하게 구성 가능하지만 정류...2025.11.18
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다이오드 실험: 동작원리 및 발광 다이오드 특성 분석2025.11.181. 반도체와 다이오드의 기초 실리콘과 게르마늄은 4족 원소로 대표적인 반도체이다. 진성반도체에 불순물을 첨가하는 도핑 과정을 통해 전도도를 증가시킨다. P형 반도체는 3가 원소를 첨가하여 정공을 캐리어로 사용하고, N형 반도체는 5가 원소를 첨가하여 전자를 캐리어로 사용한다. 다이오드는 P-N 접합으로 이루어지며, 접합 후 공핍층이 형성되고 재결합 과정이 일어난다. 2. 순방향 및 역방향 바이어스 N형 반도체에 음전압, P형 반도체에 양전압을 가하는 것을 순방향 바이어스라고 한다. 순방향 바이어스 시 공핍층의 전위장벽이 감소하여 ...2025.11.18
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옴의 법칙 실험 결과보고서2025.11.181. 옴의 법칙 전기 저항을 이해하고 전압과 전류의 관계를 설명하는 기본 법칙이다. V=IR 공식으로 표현되며, 도체 양단에 가해진 전위차(ΔV)와 전류(I)의 세기는 비례 관계를 가진다. 옴성 물질은 이 법칙을 따르며 I-V 그래프에서 선형적으로 증가하는 특성을 보인다. 비옴성 물질은 전압이나 전류값에 따라 저항이 변하며 비선형적 특성을 보인다. 실험을 통해 100Ω 저항에서 97.2Ω(오차 2.8%), 330Ω 저항에서 320.6Ω(오차 2.9%)의 결과를 얻었다. 2. 직렬연결과 등가저항 두 개 이상의 저항들이 끝과 끝으로 연...2025.11.18
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전기장과 전기력선 시뮬레이션 실험 보고서2025.11.181. 쿨롱의 법칙과 전기장 두 전하 사이에 작용하는 정전기력은 쿨롱의 법칙 F_E = k_e(q₁q₂)/r²로 표현되며, 전하의 크기에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 전기장은 E = F_E/q₀ = k_e(q)/r²로 정의되며, 전기를 띤 입자가 주변공간에 형성하는 장이다. 전기장의 크기는 전하에 가까울수록 크고, 방향은 양전하에서 나가는 형태이며 음전하로 들어가는 형태이다. 2. 전기력선과 등전위면 전기력선은 전기장을 시각화한 가상의 선으로, 양전하에서 출발하여 음전하에서 끝난다. 전기력선이 조밀한 곳은 전기장이 강하고, 조...2025.11.18
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회전관성 실험 결과보고서2025.11.181. 회전관성의 정의 및 계산 회전관성은 회전 중심으로부터의 거리의 제곱에 그 점의 질량을 곱하여 회전체 전체에 대해 적분한 것이다. 막대의 회전관성은 I=1/12ML²이고, 회전축으로부터 거리 X에 있는 추의 회전관성은 I=MX²이다. 여러 물체가 함께 회전할 때는 각 물체의 회전관성을 모두 더한다. 회전관성은 물체가 자기 자신의 회전운동을 유지하려는 정도를 나타내는 물리량으로, 관성 모멘트라고도 한다. 2. 토크와 각가속도의 관계 토크는 회전 중심으로부터 힘이 작용하는 점까지의 거리와 작용하는 힘의 외적으로 표현되며, τ=rF로...2025.11.18
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충돌 실험: 충격량과 운동량 분석2025.11.181. 운동량(Momentum) 물체의 질량과 속도의 곱으로 정의되는 물리량으로, 충돌 실험에서 충돌 전후의 운동량 변화를 측정하고 분석하는 핵심 개념입니다. 운동량 보존 법칙에 따라 외부 힘이 작용하지 않는 폐계에서 충돌 전후의 총 운동량은 일정하게 유지됩니다. 2. 충격량(Impulse) 힘과 시간의 곱으로 정의되는 물리량으로, 충돌 시 물체에 작용하는 힘의 효과를 나타냅니다. 충격량-운동량 정리에 의해 충격량은 운동량의 변화와 같으며, 충돌 실험에서 충돌 시간과 충돌력을 분석하는 데 중요한 역할을 합니다. 3. 충돌(Collis...2025.11.18
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진동과 에너지: 용수철 카트 실험 결과보고서2025.11.181. 단순조화진동과 훅의 법칙 진동하는 계에서 용수철에 작용하는 알짜 힘은 훅의 법칙 F = -kx를 따르며, 진폭과 진동수가 일정한 사인곡선 모양으로 나타난다. 실험에서 515g의 카트를 힘센서와 용수철로 연결하여 위치 그래프에서 3개의 최댓값을 측정했고, k = -ma/x 공식을 통해 용수철 상수의 평균값 15.0 N/m을 구했다. 힘의 크기와 변위는 비례하며, 변위가 최대일 때 속도는 0이고 가속도는 반대 방향으로 최대임을 확인했다. 2. 탄성위치 에너지와 운동 에너지의 변환 진동하는 계에서 탄성위치 에너지는 PE = (1/2...2025.11.18
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