Motor and Generator 결과보고서

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중급물리학 실험보고서

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질문
1.모터는 시계방향으로 회전하는가, 아니면 반시계방향으로 회전하는가? 그 이유는 무엇인가? 만약 그 이유를 모르겠다면, 전기자에 전원을 공급하기 전에 정류자와 브러쉬의 연결 상태를 확인한 다음 전원을 공급하고 회전방향을 확인해본다(Hint: 전기자가 정지해 있을 때 양쪽 코일의 축방향은 간격 조절 자석이 만드는 자기장의 방향과 평행하지 않다).

모터는 반시계방향으로 회전한다. 그 원인은 전류가 흐르는 코일과 자석에 의해 형성된 자기장의 상호작용에 있다. 코일이 감겨있는 전기자가 있을 때 이 간격 조절자 사이에 자기장이 생기고 자기장의 방향은 N극에서 S극으로 생기게 된다. 원형의 코일에 전류가 흐를 때, 자기장으로부터 받는 힘은 전류와 자기장의 벡터 곱에 대한 식으로 기술되는데, 이를 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면 서로 반대의 방향으로 움직이게 된다. 그림 상으로는 같은 크기의 반대방향의 힘이기 때문에 상쇄 될 것 같아 보이지만 힌트에서 말한 바와 같이 전기자가 정지해 있을 때 양쪽 코일의 축방향이 간격조절자석이 만드는 자기장의 방향과 평행하지 않기 때문에 모터가 회전 할 수 있게 되고 토크는 여전히 발생하게 된다. 모터는 이러한 코일이 상당히 많이 중첩된 형태인데, 각 코일의 회전축과 모터의 회전축은 다르므로 모터의 토크를 정확하게 기술하려면 변환이 필요하지만, 단순히 방향만을 이야기한다면, 각 코일의 회전방향과 동일하다.

2.전압과 전기자의 회전은 어떤 관계가 있는가? 회전속도가 증가하는가?

실험시 회전이 잘 이루어지지 않아 전압이 약해서임을 의심하여 전압을 조절해주며 초기 힘을 살짝 주어보기도 하면서(손으로 회전시켜주어) 측정해본 결과 전압을 높여주면 전기자의 회전은 더 수월해지며, 또 빨라짐을 확인할 수 있었다. 심지어 스파클 까지 튀었다. 따라서 모터의 회전속도는 직류전류에서의 전압과 관련이 있음을 알 수 있다.

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