중간시험을 위한 중간정리
양력은 왜 발생하는가? (양력이 발생하는 과학적 원리)
- 베르누이 원리: “유체의 속력이 증가하면 그 부분의 압력은 감소한다”
- 간단한 실험을 통한 베르누이 원리 확인: 달리는 차에서 창문을 열면…
- 비행기날개의 비밀
- 비행기 날개의 단면
- 양력 > 중력
베르누이의 원리가 어떻게 비행기에 적용되는가?
커뮤니케이션 (의사소통)의 중요성 및 구성요소
창의적 생각은 주변에서 일어나는 현상에 대해 스스로 질문하고, 이에 대한
해답을 얻기 위해 노력할 때 배양된다.
보고서의 중요성, 작성원칙 및 구성요소
자계 속에서 도선을 움직이면 ?
- 그림과 같이 자석의 N극과 S극을 일정한 간격으로 고정하면, RSPQ의 폐회로가 형성되고,
폐회로(閉回路) 내부에 N극에서 S극으로 흐르는 자력이 발생함.
- 이 폐회로 속에 U자형 도선을 넣고, 그 위에 길이 ℓ의 도체막대를 놓고 막대 양끝을 U자형
도선에 접속시킨 후, U자형 도선을 자계 방향에 직각 방향으로 속도 v로 움직이면...
- 도선의 이동에 의해 폐회로 내부의 자력선 수가 변화하므로 패러데이의 전자유도 법칙에 의해
『유도기전력』이 발생하며, 이 유도기전력에 의해 도선에『유도전류』가 발생함.
유도전류의 방향은 ?
- 플레밍의 오른손 법칙
N
교류 발전기의 구조
- 아래그림과 같이 코일의 양 끝에 슬립링을 연결
- 이때, 왼쪽코일 끝은 안쪽 링에 연결하고, 오른쪽 코일 끝은 바깥쪽 링에 연결
- 두 링은 접촉하지 않은 상태이고, 코일을 회전하면 두 링은 각각 중심점을 기준으로
제자리에서 회전함.
- 회전하는 두 링에 각각 브러시를 접촉하면 전류의 흐름으로 인해 기전력을 얻음.
직류 발전기의 구조
- 교류 발전기의 슬립 링 대신 아래 그림과 같이 2조각의 정류자편을 연결한다.
- 코일의 양 끝을 각각 정류자편에 한쪽씩 연결하고 양쪽에 브러시를 접촉시켜 직류전류를 얻음.
- 교류발전기에서는 슬립 링에 의해, 직사각형의 코일이 자기장 내에서 회전을 할 때 발생하는
전류는 교류.
- 그러나, 슬립 링 대신 아래 그림과 같이 2조각으로 된 정류자편을 사용하면 코일이 회전할 때
정류자편도 따라 돌게 되므로 코일이 자리를 서로 바꾸어도 브러시를 통해 항상 한쪽 방향의
전류만 흐르게 되어 전류방향이 바뀌지 않는 직류가 되는 것이다.
직류 발전의 원리
- 아래 그림처럼 코일을 반 시계방향으로 회전하면, 코일에 연결된 정류자편도 같은 방향으로 회전
- 이 경우 교류발전 때와는 달리, 정류자편에 연결된 브러시를 통해 흐르는 전류의 방향은
정류자편이 회전하여 자리를 바꾸어도 항상 같은 방향임.
- 정류자편의 틈새부분과 브러시의 위치가 일치할 때 기전력은 발생하지 않는다.
- 정류자편이 브러시를 지나면 기전력은 점점 증가하여 90°가 될 때 기전력이 가장 크게 발생한
후 점점 줄어 180°가 되면 정류자편의 틈새부분과 브러시의 위치가 다시 일치하여 기전력은
다시 0 이 됨.
- 회전이 계속되어 두 번째 정류자편이 브러시를 지나게 될 때도 전류의 방향은 바뀌지 않아
도선의 전류는 계속 한 방향으로 흐르게 되어 직류가 발생됨.
전류(Current)
- 도선을 따라 전자가 이동할 때 전류가 흐른다 (즉, 전자의 이동에 의해 전류가 흐름)
- 왼쪽 그림과 같이 전류는 +극에서 –극으로 흐르는데,
이때 전자의 이동방향은?
- 전류: 1초 동안 도선의 단면을 통과하는 전자의 수
- 전류의 단위: ampere (A)
- 전하량 (Coulomb): 도선의 단면을 통과하는 전자의 수 (C)
전류 (I) = 전하량
시간 = 𝑞
𝑡
1 (A) =
1 (
𝐶
𝑠𝑒𝑐
)
• 단면을 통과한 전하량이 많을수록 전류의 세기는?
- 전류의 세기
• 전류 (I) = 전압
저항 =
𝑉
𝑅
도
선 전자
전압 (Voltage)
- 전압 (V) = 전류 (I) × 저항 (R)
- 전류가 크거나 저항이 클수록 전압은 높아진다.
- 전압의 단위: volt (V)
저항 (Resistance)
- 저항 (R) = 전압
전류 =
𝑉
𝐼
- 저항은 전압이 높으면 커지고, 전류가 낮으면 적어진다.
- 저항의 단위: ohm
- 저항은 또한 도선의 길이에 비례하고 도선의 단면적에 반비례한다.
• 저항 (R) ∝ 길이
단면적 =
ρ
𝑙
𝑎
(ρ= 비저항, 물질의 특성)
- 원통형 도선의 단면적은 같고 길이가 2배 늘어나면 저항의 크기는?
- 원통형 도선의 길이는 같고 지름이 2배로 늘어나면 저항의 크기는?
질량 (mass)
- 단위: kg
힘 (force)
- 단위: N (Newton)
- Newton의 제2법칙: F = ma
- 1 N: 1kg의 물체에 1
m/𝑠
2의 가속도를 줄때 드는 힘
⇒
1
N
= 1
kg
ㆍ
m/𝑠
2
- 1kg의 중력에 의한 힘은? (중력가속도 g: 9.8
m/𝑠
2)
에너지 또는 일
- 단위: J (Joule) = Nㆍm
- 1kg의 물체를 1
m/𝑠
2의 가속도로 1m 움직이는데 사용된 에너지
⇒
1J = 1kgㆍm/𝑠
2
ㆍ
m
11kg kgㆍ m/𝑠2 1kg
1m
일률 (전력)
- 단위: W (Watt)
- 단위 시간당 사용되거나 생산되는 일: W = J/s
일과 열량(cal)과의 관계
• 1J = 0.239 cal ⇒ 1 kWh = 860 kcal (?)
• 1J = 1kg의 물체를 1
m/𝑠
2의 가속도로 1m 움직일 때 사용되는 에너지
⇒
1J = 1Nㆍm = 1kgㆍ 𝑚
2
/𝑠
2
단위환산
• 1kg의 물체를 2
m/𝑠
2의 가속도로 3.5m 움직이는데 드는 에너지를 Joule (J)로 환산하라.
2kgㆍ m/𝑠2
• 200kg의 물체가 3m 낙하할 때 드는 에너지를 Wh와 cal로 환산하라?
1kg 1kg
3.5m
평균속력과 평균속도의 차이점
- 단위: m/s
- 스칼라량: 크기 (질량, 거리, 일)
- 벡터량: 크기 및 방향 (무게, 힘)
속력 (speed)
속도 (velocity)
- 스칼라량
- 물체의 빠르기 만을 나타내며 방향성은 없음
- 단위시간당 경로 = 경로
시간 =
𝑚
𝑠
- 벡터량
- 물체의 빠르기와 함께 방향을 나타냄
변위 𝑚
경로와 변위의 차이점
- A라는 물체가 어떤 시간에 1의 위치에 있고 어느 정도 시간이 지난 후 2의 위치에 있다면,
이것은 운동이 일어난 것.
- 경로 (Distance): 점선을 따라 이동한 경우처럼 물체가 실제로 움직여간 자취의 길이
- 변위 (Displacement): 물체의 이동 경로와는 관계없이 1에서 2로 향한 직선거리
- 다음 중 맞는 것은?
1) 경로는 스칼라, 2) 경로는 벡터, 3) 변위는 스칼라, 4) 변위는 벡터
5) 둘 다 스칼라, 4) 둘 다 벡터
속력 (speed,
단위시간당 경로) = 경로
시간 =
𝑚
𝑠
속도 (velocity, =
단위시간당 변위) = 변위
시간 =
𝑚
𝑠
A A
1 2
변위
경로1
경로2
⇒
스칼라량
⇒
벡터량
