전자기학 실험 AC_Tools 예비 + 결과레포트

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전자기학 실험 AC_Tools 예비 + 결과레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험원리
3. 기구및 장치
4. 실험 방법
5. 실험시 주의사항
6. 결과
7. 분석
8. 고찰및 개선사항
*참고문헌

본문내용

1을 보면 교류 전원이 5V 이므로 Maximum 값과 Minimum값이 각각 +2.5V와 -2.5V가 나와 5V 가 되어야 하는데, 측정 해본 결과 +2.53V 와 -2.45V가 나왔고, 거의 5V에 가까웠다. 또, C2의 값을 보면 Maximum일 때, +2.52V , Minimum일 때 -2.45V 로 나왔고, 완전 충전되었다고 볼 수 있다. 위 그래프와 첫 번째 실험 “RC Charging and Discharging”의 그래프를 비교해보면 거의 유사한 형태의 그래프가 그려졌고, 충전과 방전을 반복하는 그래프임을 알 수 있다.
Experiment 3 : 함수 발생기와 오실로스코프로 RC 직렬회로 테스트
사진.1 충전시 반감기
사진.2 방전시 반감기
이론값
측정값
오차
이론값
측정값
오차
6.9ms
7.12ms
3.19%
6.9ms
7.04ms
2.03%
R[]=10k =10000 / C[F]=1.00F = /
위의 공식을 생각해서 실험 결과를 분석해보자.
<사진.1>과<사진.2>는 각각 충전시 반감기와 방전시 반감기를 나타내는 그래프 이다. 두 사진 모두 C2의 값을 0에 가깝게 하였을 때 (즉, 반이 되는 시간 = 반감기)의 시간을 측정 하였다.
<사진.1>의 결과 완전히 방전된 상태 C1에서 반이 충전될 때 상태C2 까지의 시간 dT가 충전 시 반감기 이다.
<사진.2>의 결과 완전히 충전된 상태 C1에서 반이 방전될 때 상태 C2 까지의 시간 dT가 방전 시 반감기 이다.
위의 조건 들을 가지고 이론상 반감기를 구해보면,
반감기
충전시 반감기와 방전시 반감기의 오차를 구해보면
8. 고찰 및 개선사항
이번 실험은 NI ELVIS의 AC회로를 위한 툴(Digital Multimeter, Function generator, Oscilloscope, Impedance analyzer, Bode analyzer)들의 사용법을 배우고 AC회로의 특성(교류회로와 인피던스)을 이해하는 실험이었다.
저번 주와 마찬가지로“Experiment 1”의 실험에서는 디지털 저항기 DMM , 디지털 커패시터 측정기 DMM을 사용하여 10k 저항과 1.00F 커패시터의 값을 각각 측정하였다. 측정 결과 저항의 경우 0.02% 오차가 생겼고, 커패시터의 경우 1%의 오차가 생겼다. 저항과 커패시터 모두 이론값과 매우 근사한 값이 나왔지만, 조금이나마 오차가 생긴 이유로는 사람이 직접 실험 재료들을 손으로 들고 측정하였으며, 주변 환경의 영향 등으로 인하여 약간의 오차가 생겼다.
“Experiment 2”실험에서는 임피던스분석기로부터 그래프를 얻어 주파수와 리액턴스간의 관계를 알아보았다. 첫 번째로 저항만 연결하거나 커패시터만 연결 하였을 때 의Magnitude값을 측정하여 보았는데, 저항만 연결했을 때는 Magnitude의 값이 에서=0에 가까우므로 값이 Magnitude값이 되어 9.97k 이 되었고, 커패시터만 연결했을 때는 Magnitude의 값이 에서=0에 가까우므로 값이 Magnitude값 10.07k 되었다.
실험 결과에는 쓰지 못했지만, 실험 중 확인한 것은 교류전압은 방향이 계속 변화하는데 이때 주파수가 높아지게 되면 상대적으로 짧은 시간 내에 더 많은 방향전환이 일어나게 되어 직류와 같은 특성을 띄게되어 주파수가 높아질수록 저항역할을 하는 리액턴스의 값은 작아짐을 확인할 수 있었다. 두 번째로 주파수를 조절하여 Resistance (R) 값과 Reactance(X)의 값이 같을 때 위상 값은 45도로 이론값인 45.02도와 비교하여 0.04%의 오차밖에 나지 않았다. 진동수 또한 15.50(Hz)로 이론값인 15.916(Hz)와 2.6%의 오차가 났다. 실험 결과 이론과 거의 유사한 결과를 얻을 수 있었고, 완벽하다고 할 만큼의 실험 결과를 얻었지만, 그럼에도 불구하고 약간의 오차가 생긴 것은 , 기계 내의 내부저항이나, 처음에 측정한 실험재료들 값의 자체적인 오차에서 생긴 것으로 볼 수 있다.
“Experiment 3”의 실험에서는 실제 흐르는 전압과 축전기를 통한 전압 그래프를 비교하여 보면서 완전 충전이 되었는지, 충전시와 방전시의 반감기가 어떻게 되는지를 알아보는 것 에 목적이 있었다. C1과 C2의 Maximum 값과 Minimum값을 비교해 본 결과 거의 완전 충전이 되었다는 것을 알 수 있었고, 그래프 형태가 저번 주 실험 “RC Charging and Discharging”의 그래프와 유사하므로 충전과 방전이 방전된다는 것을 알 수 있었다.
이론상 구한 반감기는 6.9ms 이었고, 충전시 반감기와 방전시 반감기는 각각 7.12ms 와 7.04ms 이었으며, 오차는 3.19%와 2.03%로 약간의 오차가 생겼다. 이론상 반감기보다 충전시 반감기와 방전시 반감기가 모두 약간씩 크게 나온 것은, 충전이 되는데 까지 조금 더 오랜 시간이 걸렸고, 방전 되는데 에도 조금 더 오랜 시간이 걸렸다는 것을 의미하게 된다. 이는 완전충전은 되었으나, 다른 이유(기계 내의 저항 or 실험재료 자체의 오차)로 인한 현상이라고 볼 수 있다. 왜냐하면 완전 충전이 되지 않았다면, 충전이 다 되기도 전에 방전이 되므로 반감기는 이론값보다 작은 값이 나와야하기 때문이다.
이번 실험을 조금 더 이론과 유사한 값을 갖기 위해 개선해야 할 사항으로는 위의 분석( 충전시 반감기와 방전시 반감기) 에서 보면 C2의 값이 0이 되어야 정확한 절반이 되어 반감기가 되는 것인데, 정확히 0을 맞추지 못한 것이다. 이 값을 조금 더 0에 가깝게 한다면 이론과 더욱 유사한 값을 가질 것이다.
* 참고 문헌
- 임헌찬 외, 전기전자기초실험, 복두출판사, 2002.
- 인천대물리학과교수 공역 / 일반 물리학 / 청범출판사 / 2009년
- 네이버 두산백과사전.
- http://blog.naver.com/shumata/40036363503
- http://physica.gsnu.ac.kr/
- http://www.terms.co.kr/impedance.htm
- http://www.wikipedia.org/
- http://blog.naver.com/shumata/40036363503

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