1108 물실 전류천칭

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경희대 물리

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본문내용

전류천칭
1. 목 적
전류가 흐르는 도선이 자기장 안에 있을 때 받는 자기력을 결정하는 요인들을 실험적으로 확인한다.
2. 이 론
속도 로 움직이는 전하 는 자기장 안에서 로런츠 힘(Lorentz force) 를 받는데, SI 단위계에서는
(1)
로 주어진다. 참고로 CGS 단위계에서 이 식은
(2)
인데, 여기서 는 빛의 속도이다.
전류는 전하의 움직임이므로 전류가 흐르는 도선도 자기력을 받는다. 단면적이 이고 길이 인 도선 내에 전하 이고 밀도 인 전하 운반자들이 평균 속도 로 움직이고 있다면, 총 로런츠 힘은
(3)
이 된다. 한편 전류 는
(4)
로 쓸 수 있으므로 이 식 (2)는
(5)
로 바꿀 수 있다. 이 식에서 전하는 도선을 따라 움직이므로 전하 속도 의 방향을 도선길이 의 방향과 같게 처리하였다. 힘의 크기만을 생각하면
(6)
가 되는데, 는 자기장과 도선이 이루는 각이다. 따라서 전류가 흐르는 도선에 작용하는 자기력의 크기는 4 개의 변수, 즉, 전류의 크기(), 자기장 내의 도선의 길이(), 자기장의 세기(), 그리고 자기장과 도선이 이루는 각()에 의하여 결정된다.
실제 이 실험에서는 자석이 전류가 흐르는 도선에 미치는 힘의 반작용을 측정하게 되는데, 뉴턴의 제3법칙에 따라 이 반작용의 크기는 자석이 도선에 미치는 힘의 크기와 같다.

참고 자료

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