중앙대 일반물리실험2 기초 자기장 & 기초 전자기 유도 실험

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목차

[1] 실험값
[2] 결론

본문내용

[1] 실험값

[실험1] – 균일한 자기장에 수직하게 입사한 하전입자의 운동 관찰

<그림1>
 물음 1: 자기장 내에 수직하게 입사한 하전입자는 원 궤도 운동을 하는가?
균일한 자기장 내에 수직하게 입사하여 운동하는 전하는 (F_B ) ⃗=qv ⃗×B ⃗의 자기력을 경험한다. v ⃗와 B ⃗는 수직이므로 〖v ⃗×B ⃗=|v ⃗ ||B ⃗ |〗⁡sin⁡〖π/2〗 =vB이고, 전자의 전하량은 q=-e이다. 따라서 전자는 원궤도의 중심을 향하는 방향으로 F_B=evB의 크기의 일정한 자기력을 받는다. 이 자기력이 구심력으로 작용하여 전자는 등속원운동을 하게 된다.

 물음 2: 전류를 증가시켜 자기장을 크게 하면, 원궤도의 반경은 이전에 비해 어떠한가?
∑_i▒〖(F_i ) ⃗=-evBr ̂=-(mv^2)/r〗 r ̂
evB=(mv^2)/r
r=mv/eB
(r은 원궤도의 반경, m은 전자의 질량)
전류를 증가시켜 자기장(B)이 커지면, 위의 r=mv/eB의 식에 따라 원 궤도의 반경은 작아진다. 따라서 원 궤도 반경과 자기장의 크기는 반비례함을 알 수 있다.

 물음 3: 전압을 증가시켜 전자의 속력을 크게 하면, 원궤도의 반경은 이전에 비해 어떠한가?
전압를 증가시켜 전자의 속력(v)이 커지면, 위의 r=mv/eB의 식에 따라 원 궤도의 반경은 커진다. 따라서 원 궤도 반경과 전하의 속력은 비례함을 알 수 있다.

[실험2] – (a) 전류가 흐르는 도선이 그 주위에 자기장을 형성하는 것을 관찰하고 이를 이용하여 지구 자기장의 수평성분 값 측정

<그림2>
긴 직선 전류 도선이 주위에 만드는 자기장은 비오-사바르의 법칙(오른손 법칙) 또는 앙페르의 법칙을 이용하여 구할 수 있다. 특히 앙페르 법칙을 이용하여 긴 직선 전류 도선이 주위에 만드는 자기장을 구하면,

∮_c▒〖B ⃗∙ds ⃗=μ_0 ∑_i▒I_i =>2πrB=〗 μ_0 I
B=(μ_0 I)/2πr
(μ_0=4π×〖10〗^(-7) N∙s^2/C^2으로 진공에서의 투자율, I는 도선에 흘려준 전류, r은 직선 도선으로부터 자기장을 구하는 지점까지의 수직거리)

한편, 직선 전류도선이 만드는 자기장의 방향은 전류의 방향으로 엄지손가락을 향하게 하면 도선을 감아쥘 때 네 손가락의 감아쥐는 방향을 따라 이루는 원의 접선 방향이 그 지점에서의 자기장의 방향이 된다.(오른손 법칙)

참고 자료

없음