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[자연과학][실험보고서] 패러데이의 유도법칙 실험

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작성일17-12-07 14:13

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패러데이의 유도법칙 실험

실험목적
움직이는 코일에 유도되는 기전력을 측정하여 패러데이의 법칙과 렌츠의 법칙을 적용하고
부하 저항기(load resistor)에서 소모된 에너지와 코일 진자의 진폭손실을 비교하여 에너지 보존에 대해 알아본다.

실험기구 장치 구성
먼저, 봉을 스탠드에 놓고 교차봉을 이것에 고정시킨다. 회전운동센서를 교차봉의 끝에 둔다. 그리고 자석 극판을 설치하는데 극판을 자석에 놓은 후 자석극간 차이를 조절하여 코일 막대가 통과하되 자석극이 서로 가능한 가까이 있도록 한다. 회전운동센서를 연결하는데 코일 막대를 막대의 각 면 바로 옆에 3단계 폴리상의 탭을 사용하여 회전 운동센서에 부착한다. 코일의 높이를 조절하여 자석의 가운데에 있게 한다. 좌우로 막대를 정렬하여 자석에 부딪치지 않으면서 자석을 통해 움직일 수 있게 한다. 전압 센서의 플러그를 Science Workshop 750 인터페이스의 Channel A에 꽂는다. 회전 운동센서의 플러그를 채널 1,2에 꽂는다. 자기장센서의 플러그를 채널 B에 꽂는다. 전압 센서 바나나 플러그를 코일 막대 끝의 바나나 잭에 꽂는다. 전압 센서 와이어를 봉에 걸쳐서 코일이 움직임에 따라 와이어가 코일상에서 토크를 발생시키지 않도록 한다. DataStudio를 실행한 후 “Induced emf”라고 부르는 DataStudio 파일을 연다.

실험방법
유도기 전력측정
1. START를 클릭한다. 자석상의 극판과 함께 자기장 센서를 사용하여 자석극간 자계 강도 를 측정한다. STOP을 클릭한다. 자석의 어떤 극이 N극인지 기록한다.
2. 코일 막대를 뒤로 당긴 다음 START를 클릭하고 코일 막대를 자석을 통해 움직이게 한 다. 그런 다음 STOP을 클릭한다.
3. 코일이 자석을 통과한 다음 확대기 툴을 사용하여 전압 vs. 시간 그래프의 부분을 확대 한다.
4. 마우스로 최초 피크를 표시하고 平均(평균) 전압을 찾는다.
5.스마트 커서를 사용하여 최초 피크의 처음 …(생략) 부터 끝까지 시간 차이를 결정한다.
6.平均(평균) emf의 값을 계산한다. 이 값을 그래프에서 측정한 값과 비교한다.

에너지 측정방법
1. 코일 막대를 제거하고 저항기의 플러그를 막대 손잡이의 끝에 꽂는다. 테이블의 가장자 리에서 균형을 맞춰서 코일 막대 질량중심을 찾는다. 피벗 포인트부터 질량중심까지의 거리를 측정한다.
2. 자석 극판을 제거한다. 코일 막대를 회전운동센서에 부착하고 전압센서의 플러그를 꽂아 접속한다.
3. “Induction Energy”라고 부르는 DataSudio를 연다.
4. 먼저, 완전한 회로에서 연결된 코일 없이 진자를 움직이게 하여 마찰로 손실된 에너지량 을 측정한다. 저항기 플러그를 뽑아 내고 다시 플러그를 꽂는다. 이때 플러그 하나는 현 재 위치로, 다른 플러그 하나는 막대에 둔다. 이것은 질량 중심을 바꾸지 않으면서 전압 센서 와이어를 끊지 않으면서 코일을 차단할 것이다.
5. 코일 사이에 평형 위치에서 정지 상태로 코일을 사용하여 START을 클릭한다. 그런 다 음 막대를 최초 각도 25도로 회전시켜서 움직이게 한다. 이것이 다른 쪽으로 움직인 후 에 STOP을 클릭한다.
6. 진자가 자석을 한 번 통과한 후 상승하는 각도를 측정한다. 질량 중심으로부터 피벗까지 의 거리를 사용하여 최초 및 최종높이를 계산하고 최초 및 최종 각도를 계산한다. 마찰 에 의해 손실된 에너지를 계산한다.
7. 저항기를 막대의 두 플러그와 재결합한다. 이로써 저항기의 직렬회로와 코일이 완전한 상태로 된다된다.
8. 코일 사이에 평형 위치에서 정지 상태로 코일을 사용하여 START를 클릭한다. 그런 다 음막대를 최초 각도 25도로 회전시켜서 움직이게 한다. 이것이 다른 쪽으로 움직인 후에 STOP을 클릭한다.
9. 진자가 자석을 한 번 통과한 후 상승하는 각도를 측정한다. 질량 중심으로부터 피벗까지 의 거리를 사용하여 최초 및

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