[물리학실험 레포트 보고서] 실험 예비 - 전기 에너지

실험 04. 전기 에너지
실험 목표
전동기를 이용한 전기적 에너지와 일률을 구한다.
전동기에 의해 들어 올려 진 추의 위치에너지 증가를 측정한다.
전동기의 효율을 계산한다.
다른 조건하에서 전동기의 효율에 대하여 공부한다.
실험 기구
기본 설정: 컴퓨터, LapPro(인터페이스), LoggerPro(프로그램)
센 서: 전류 & 전압 센서
기타 기구: 추, 실, 전동기, 링 스텐드, 전선과 클립, 전원 공급기
실험 원리
일률 = 전류전압으로 나타낼 수 있다. 전기적 에너지는 어떠한 장치에 일정한 시간동안 일정한 전력이 공급된다면, 그것으로부터 시간과 에너지의 곱으로 구할 수 있고, 이 방법으로 전기적 에너지와 추에 대한 중력 위치에너지의 변환되는 것을 서로 비교해 봄으로써, 실험할 때 사용된 전동기의 전기적 에너지를 구할 수 있다. 전동기에 가해지는 전기적 에너지와 추의 질량에 대한 중력 위치에너지의 증가를 비교 해 봄으로써 추를 들어 올리는 장치로 사용된 전동기의 효율을 계산 할 수 있다.
전동기의 에너지 전환은 전기에너지→ 자기에너지→ 기계에너지 로 나타낼 수 있다.
전동기의 효율 = 한 일/ 공급된 전기 에너지 이다. 하지만 전동기의 효율은 입력 모두가
출력으로 바뀌지 않고 일부는 전동기 내에서 손실 되는데 그 이유는 전동기가 작동 중에
가열되기 때문이다.
전위란 단위 양전하가 갖는 전기적 위치에너지로 V = - W∞ / q 로 나타낼 수 있다.
실험 방법

1. 전동기의 전압 등급을 살펴본다. 이것은 실험할 때 전동기에 가해 줄 수 있는 최대 전압이다. 만약 잘 나와 있지 않다면 실험 조교에게 질문한다. 데이터 표에 전압등급을 기록한다.

2. 전위공급을 0V로 조절한 다음 10g의 추를 실 끝에 연결하여 추를 들어 올릴 수 있도록 만든다. 데이터를 측정하기 위해 Collect버튼을 누른 다음 전원을 켜고 전압을 서서히 증가시킨다. 전동기가 추를 천천히 들어 올릴 수 있도록 전압을 적절하게 조절한다. 낮은 지점에서 높은 지점까지 추를 들어 올리는 모든 과정에 대한 전압과 전류 측정치의 그래프를 구하는 것이 목적이다. 30초 동안 추를 들어 올릴 것이다. 필요하다면 좋은 데이터를 구할 때까지 이 과정을 반복하도록 한다.

3. 일률과 시간의 그래프에서 추가 올라가는 부분을 마우스로 드래그(drag)한 후에 Integration 버튼을 누른다. 그러면 일률과 시간의 그래프에 면적이 나타나며 이 값을 데이터 표에 기록하여라.

…

4. 질량을 10g증가시켜 2-3과정을 반복하여 추를 들어 올릴 때 쓰이는 전압과 전류의 데이터를 얻도록 한다.

5. 전동기의 최대 전압을 넘지 않는 범위에서 2-4과정을 반복하여라.