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[일반물리학 실험 #10] 지구 자기장 측정 (Measuring the Magnetic Field of the Earth) Ⅰ. 서론(목적)패러데이의 전자기 유도 법칙에서 면적이 달라짐에 따른 유도 기전력의 변화를 이해하고 이를 이용하여 지구의 자기장을 측정할 수 있다. Ⅱ. 이론적 배경     패러데이의 전자기 유도 법칙은 N번 감긴 코일에 대하여 다음과 같이 기술할 수 있고 Φ_B = vector(B) ⋅ vector(S)이다. U는 유도 기전력, vector(B)는 자기장, vector(S)는 표면에 대한 법선벡터이다, 만약 물체가 z축에 대하여 w만큼의 각속도로 회전하고 있다면 표면에 대한 법선벡터 vector(S)는,   이 실험은 회전에 의해 면적만 변하는 경우이므로, z축에 대하여 회전할 때 발생하는 유도 기전력 U_z는 다음과 같이 나타낼 수 있다.  동일한 방법으로 각각 x, y, z축에 대하여 회전할 때, .. 2024. 7. 24.
[일반물리학 실험 #09] 패러데이 유도 법칙 (Faraday Induction Law) Ⅰ. 서론(목적) 두 코일과 신호 발생기를 이용하는 실험을 통해 기전력의 개념을 이해하고 패러데이의 전자기 유도 법칙을 이해할 수 있다.  Ⅱ. 이론적 배경   기전력(Electromotive Force, EMF)은 두 점 사이에 일정한 전위차를 만들어내는 것 같은 전원의 작용을 말한다. 기전력은 전기를 일으키는 힘이 아닌 전지의 기전력의 경우, 전지의 양단이 공급할 수 있는 전압을 말한다. 즉 힘이 아닌 볼트 단위의 전위차이다.   기전력은 회로를 통과하는 자기 선속이 시간에 따라 변할 때 회로에 유도된다. 일반적으로 기전력 ε는 회로를 통과하는 자기 선속의 시간 변화율에 비례하며 이를 패러데이의 전자기 유도 법칙이라 한다. 회로를 통과하는 자기 선속은회로가 N번 감긴 코일이고 Φ_B가 고리 하나를 통.. 2024. 6. 28.
[일반물리학 실험 #08] RLC 회로 (RLC Circuits) Ⅰ. 서론(목적)  RLC 회로의 구성과 각 구성요소의 역할, 임피던스의 개념을 이해할 수 있다.  Ⅱ. 이론적 배경  저항(R, Resistance)은 도체에서 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 물리량이다. 옴의 법칙에 따라, 이라는 전압과 전류 사이의 관계를 갖는다.  I=I_0 cos(wt)라고 하면, V=I_0 cos(wt) 가 된다.   코일(L, Inductance)은 인덕턴스를 가진 전선을 감은 꼴의 수동소자이다. 코일의 전압은 다음과 같은 관계를 갖는다.    I=I_0 cos(wt) 라고 하면 V_L=-wLI_0 sin(wt) = wLI_0 cos(wt+pi/2)가 된다. 코일의 전압은 저항의 전압과 달리 걸어준 전류의 각진동수에 비례하고 위상차가 존재함을 알 수 있다.   축전기(.. 2024. 6. 27.
[일반물리학 실험 #07] 열기관 순환 (Heat Engine Cycle) Ⅰ. 서론(목적)  피스톤과 실린더를 이용한 열기관 순환을 통해 각 과정에서의 열과 일에 대해 이해하고 순환의 개념을 이해할 수 있다. Ⅱ. 이론적 배경 일에서 PV일만 고려하였을 때, 일의 정의에 따라,가 된다. 엔트로피는 열역학적으로, 통계역학적으로 각각 정의할 수 있다. 통계학적으로 정의할 때는 가능한 미시적 상태 수(Ω)를 이용한다. 열역학적으로 정의할 때는 dS = ( δ q_rev)/(T_reservoir)로 정의한다. 즉,  ΔS = ΔS_2 - ΔS_1 = ∫( δq_rev)/ (T_reservoir)이다. 간단히 표현하면,이다.  열역학 제0법칙은0 두 계가 다른 한 계와 열평형을 이루고 있으면, 서로 열평형을 이루고 있음을 뜻한다. 제 1법칙은 에너지 보존 법칙으로,  ΔU= q-w이다.. 2024. 4. 28.
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