초등 과학교육의 실제(물리) 실험 보고서 - 자기장 영역

소개글

전류와 자기장의 세기 보고서
-전주교대 김태규 교수님 수업

실험 준비물, 관련 이론, 실험 방법, 데이터 분석, 결론, 개선사항, 참고자료까지 자세히 작성했습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 준비물 :
4. 관련 이론
5. 실험 방법
6. 실험 데이터
7. 결과
8. 결론
9. 참고자료
10. 기타(개선사항)

본문내용

1. 실험 제목 : 전류와 자기장의 세기
2. 실험 준비물 : 코일, 전원장치, 나침반, 코일 고정 장치, 검정테이프
3. 이론
♧전류에 의한 자기장
전류가 흐르는 도선 주위에는 항상 자기장이 형성된다. 이는 전류가 흐르는 도선 위에 나침반을 가져다 놓았을 때, 자침이 움직이는 것을 보고 알 수 있다. 전류가 흐르는 방향이 변하면 자기력선의 모양은 그대로 유지되지만 자기장의 방향은 변한다.
직선으로 된 도선을 흐르는 전류 주위에는 도선을 중심으로 동심원 모양의 자기장이 생긴다. 이때 자기장의 방향은 오른나사의 법칙(앙페르의 법칙)에 의해 정한다. 전류의 방향으로 엄지손가락을 향하고 나머지 네 손가락으로 도선을 감아쥐었을 때 네 손가락이 감기는 방향이 자기장의 방향이 된다. 그리고 자기장의 크기(B)는 도선에 흐르는 전류의 세기(I)에 비례하고, 도선으로부터의 거리(r)에 반비례한다.
비례상수 k는 전류 주위의 물질의 투자율에 따라 다르다. 강자성체가 아닌 대부분의 경우 이 값은 진공에서의 값과 거의 같은 갓ㅂ인 2×10-7Wb/A·m이다. 자기장 B의 단위는 T(tesla, 테슬라) 또는 G(gauss, 가우스)를 사용한다.
직선도선을 휘어 둥글게 만들어 전류를 흐르게 한 경우에 생기는 자기장은 매우 짧은 직선 도선의 모임이라고 생각했을 때 생기는 자기장을 모으면 된다. 따라서 그 방향은 직선 전류에 의한 자기장의 방향을 찾는 것과 마찬가지로 오른나사 법칙을 사용할 수 있다. 원형전류의 중심에서의 자기장의 방향은 전류의 방향으로 오른손의 네 손가락이 감기도록 했을 때 엄지손가락의 방향이다.
원형전류 중심에서의 자기장의 크기(B)는 직선전류와 마찬가지로 구할 수 있으며, 같은 도선을 n번 감은 경우 nI의 전류가 흐르는 원형전류로 생각할 수 있으므로, 자기장의 크기도 한번 감았을 때의 n배가 된다.
긴 원통에 원형의 도선을 여러 번 감은 것을 솔레노이드(solenoid)라고 하며, 솔레노이드를 구부려 반지 모양으로 만든 것은 토로이드(toroid)라고 한다. 솔레노이드 내부에 철심을 넣으면 전자석이 되는데, 이 전자석은 영구자석과 달리 전류가 흐를 경우에만 자기장이 형성되므로 초인종, 경보기, 전화기, 모터, 발전기, 변압기, 전자석 기중기와 같이 전류의 자기 작용을 이용한 기구들에 이용한다. 토로이드 역시 발전기, 변압기 등에 이용이 되며 특히 핵융합 발전 반응로인 토카마크에 이용한다.

참고 자료

- 네이버 백과사전
- 초등학교 교사용 지도서
- 인터넷 자료(http://www.phys.pe.kr)