일반물리학실험 전류가 만드는 자기장 A 보고서

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
1) 전류가 만드는 자기장
2) 탐지 코일을 이용한 교류 자기장의 측정

3. 실험 기구 및 재료

4. 실험 방법

5. 측정값

6. 실험 결과

7. 결과에 대한 논의
1) 오차 확인
2) 오차 원인

8. 결론

9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
교류 전류가 흐르는 도선에서 발생하는 자기장을 탐지 코일에 유도되는 기전력을 측정하여 구한다. 이로부터 직선 도선, 원형 도선 주변 및 솔레노이드 내부의 자기장 세기의 분포를 구하고 Faraday 유도 법칙과 Biot-Savart 법칙에 대해 배운다.

2. 실험 원리
(1) 전류가 만드는 자기장
Ampere 고리 내부의 알짜 전류를 ienc라고 하면 Ampere 법칙은 다음과 같다.
∫B·ds = μ0ienc
여기서 μ0는 진공에서의 투자율이며, 그 값은 4π×10-7 T·m/A이다.
1) 긴 직선 도선에 흐르는 전류가 만드는 자기장
그림 1와 같이 전류 i가 흐르는 무한히 긴 직선 도선을 중심으로 반지름이 r인 고리에서 자기장의 크기 B는 고리 위의 모든 점에서 같다. 길이 요소 ds의 방향을 그림과 같이 잡고 반시계 방향으로 적분하여 Ampere 법칙을 적용하면 B(2πr) = μ0i를 얻는다. 즉,
B = μ0i/2πr
2) 원형 전류 고리가 만드는 자기장
그림 2는 전류 i가 흐르는 반지름 R인 원형 도선의 뒤쪽 반이다. Biot-Savart법칙과 오른손 법칙에 의하면 P점에서 전류 요소 ids가 만드는 자기장 dB는 ds와 r에 모두 수직하므로 지면과 같은 평면에 있고 그림과 같은 방향을 갖는다.

dB를 중심축에 평행한 성분 dB∥과 수직한 dB⊥성분로 나누면 고리의 모든 전류 요소에 대해 수직 성분 dB⊥의 합은 대칭성에 의해 0이 된다. 따라서 P점에서의 자기장은 축에 평행한 성분만 남는다. 그림 2의 ds에 대해 Biot-Savart 법칙을 적용하면 자기장은
dB = (μ0/4π)(ids sin90°/r²)
이며, dB∥ = dB cosα이므로
dB∥ = icosαds/4πr² (1)
이다. 과를 로 표현하여 식 (1)에 대입하면 dB∥는..

<중 략>

참고 자료

일반물리학실험, 개정판, 5판, 부산대학교 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2019년