아주대 물리학실험2 실험19 전자기유도와 Lenz의 법칙 A+ 결과보고서

소개글

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목차

1. 측정값
2. 계산 및 결과
3. 토의
4. 참고문헌

본문내용

[3] 토의
1. 질문에 대한 토의
질문 1. 실험 1에서 는 주파수가 60Hz, 120Hz일 때 어떻게 서로 다른가? 그 이유는 무엇인가?
실험 1 60Hz에서 는 1.534A, 120Hz에서는 1.102A로 60Hz에서의 최대 전류값이 120Hz에서의 최대 전류값보다 0.432A만큼 크게 측정됨을 확인할 수 있다. 코일 1의 전류는 교류이므로 라고 할 수 있다. 이 의 값은 –1과 1 사이의 값을 가져 전류의 최대 값은 주파수와 상관없이 항상 같아야 한다. 또한 는 주파수가 아닌 저항과 전압의 값에 따라 변하므로 이론적으로 같은 값을 가져야 한다. 다른 측면으로 바라본다면 전류가 흐르는 코일1의 영향을 받아 코일 2에 기전력이 유도된다. 코일2에 유도되는 기전력은 이다. 그리고 코일1의 흐르는 전류는 교류전류이며, 시간에 따라 로 변화한다.
이기에, 라고 할 수 있으며 이식을 로 정리할 수 있다. 실험에서 도출한 값을 보면 60Hz일 때의 최대전압 0.645V, 120Hz일 때의 최대전압은 0.996으로 120Hz일 때는 60Hz일 때의 최대전압이 약 1.54배 큰 것을 확인했다. 이는 주파수를 2배 증가시켰더니 전압이 약 1.54배 증가한 것으로 볼 수 있다. 두 의 값은 0.432A만큼의 차이가 발생했지만, 이는 실험에서 발생한 미세한 오차가 발생함을 알 수 있다. 그러나 이론적으로는 두 값이 같아야 함을 알 수 있다. 오차의 원인으로 실험 중 영향을 미칠 수 있는 전자기기들이 실험기구 옆에 있어 자기장의 영향을 받았거나 전선이 잘 연결되지 않은 점 등 여러 오차로 인해 의 두 값이 달랐던 것이다.

질문 2. 실험 1의 결과에서 와는 실험 오차 내에서 서로 같다고 할 수 있는가? 이로부터 어떤 결론을 내릴 수 있는가?
이론값과 실험값의 상대오차를 각각 구해보면

임을 확인할 수 있다. 60Hz일 때는 약간의 오차가 발생했다고 할 수 있지만 120Hz일 때의 오차율은 거의 오차가 없다고 할 수 있을 정도로 작은 오차율이 계산됐다. 이렇게 둘 다 약간의 오차가 있지만 과 는 실험 오차 내에서 서로 같다고 할 수 있다. Faraday의 법칙을 사용해 유도한 상호인덕턴스의 값인 와 상호인덕턴스의 정의에 의한 값인 이 서로 같고, 실험 1을통해 Faraday의 법칙이 성립한다는 결론과 Faraday의 법칙으로부터 상호인덕턴스를 유도하는 식이 옳다는 결론을 내릴 수 있다.

참고 자료

제 12판 물리학 실험, 아주대학교 출판부, 2018년, 김기홍 외 14명, p.169~179
대학물리학2 9판, Ramond A. Serway, John W. Jewett 원저, 대학물리학교재편찬위원회 역, 북스힐, 2018년, p.764~766, p.791~793