코일의 자기장 측정 실험-건국대학교 물리학 및 실험-2

소개글

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목차

1. 실험 목표

2. 실험 원리

3. 실험 기구 및 장치

4. 실험 내용

5. 실험 결과

6. 장비 설명
1) 가우스 메터
2) 전류공급 전원장치
3) 헬름홀츠 코일
4) 코일 배치 베이스

7. 실험 결과
1) 단일 코일
2) 이중 코일 (헬름홀츠 코일)
3) 솔레노이드

8. 토의
1) 단일 코일
2) 이중 코일
3) 솔레노이드

본문내용

1. 실험 목표
헬름홀츠 코일 배치에서의 자기장의 공간적 분포상태를 디지털 가우스 메터를 사용하여 측정한다.
2. 실험 원리
다음의 맥스웰 방정식으로부터
∮_c▒〖H∙dl 〗= I+∫_s▒〖D∙ds〗 (1)
여기서 c는 영역 s 주위의 닫혀진 곡선이며, 직류전류에서는 D = 0이므로, 자기밀도 법칙은
∮_c▒〖H∙dl = I〗 (2)
이것은 비오-사바르 법칙으로부터 특별한 목적으로 다음과 같이 쓰이기도 한다.
dH=I/4π (dl×r)/r^3 (3)
여기서 ρ는 전도성분의 요소 dl에서 측정 점까지의 벡터이고, dH는 이들 두 벡터에 모두 수직이다.
원형 도체의 중심축을 따라 자기장의 세기는 식 (3)으로부터 계산할 수 있다.

벡터 dl은 r과 dH가 놓여있는 면에 수직이고, 그래서
dH = I/(4πr^2 ) dl = I/4π dl/((R^2+z^2)) (4)
dH는 반경 성분 dH_r과 축 성분 dH_z으로 해석된다.
dH_z성분은 모든 dl에 대해서 같은 방향을 가지고 양이 더해진다. dH_r은 쌍에서 서로 상쇄되어 없어진다.
그래서
H_r = 0 (5)
H = H_z = 1/2∙R^2/〖(R^2+z^2)〗^(3/2)

참고 자료

일반물리학실험/건국대학교 물리학과/북스힐/2021.03.01/p.213~223