(A+) 일반물리학실험2 전류에 의한 자기장

목차

1.실험 목적
2.실험 원리
3.실험 장비
4.실험 방법
5.측정값
6.실험 결과
7.결과에 대한 논의
8.결론
9.참고문헌

본문내용

1.실험 목적
직선 및 원형 도선에 전류를 흘려 발생하는 자기장을 Hall effect sensor를 사용해 측정하고 거리에 따른 자기장 분포를 구하여 Faraday 유도법칙과 Biot-Savart 법칙을 확인한다.
2.실험 원리
전류에 의한 자기장
Ampere 고리 내부의 알짜 전류를 i_enc라 할 때, Ampere 법칙은 아래와 같다.
∮▒〖B ⃗∙ds ⃗=μ_0 i_enc 〗
이 때, μ_0은 진공에서의 투자율이다.
무한히 긴 직선 도선을 중심으로 반지름이 r인 원이 있다고 생각해 보자. 이 원을 Ampere 고리로 가정하면 자기장의 크기 B는 고리상의 모든 점에서 동일하다. ds ⃗의 방향을 원의 접선 방향으로 가정하고 원의 지름을 따라 적분하여 Ampere 법칙을 적용하면 B(2πr)=μ_0 i를 얻을 수 있다.

<그림 1, 반지름이 R인 원형 전류고리의 단면.>
<그림 1>과 같이 전류 i가 흐르는 반지름 R의 원형 도선이 있다고 생각해 보자. P점에서 전류요소 ids ⃗가 만드는 자기장 dB ⃗는 Biot-Savart 법칙과 플레밍의 오른손 법칙에 따라 ds ⃗와 r ⃗에 수직하므로 지면과 같은 평면상에 <그림 1>과 같은 방향을 갖는다.
dB ⃗를 중심축에 평행한 성분 dB_‖와 수직한 성분 dB_⟂로 나누면 모든 전류요소에 대해 수직성분 dB_⟂의 합은 대칭성에 의해 0이 되며 P점에서의 자기장은 축에 평행한 성분 dB_‖만 남게 된다. ds ⃗에 대해 Biot-Savart 법칙을 적용하면 자기장은 dB ⃗=(μ_0/4π ids sin⁡(2/π))/r^2 이며, dB_‖=dB cosα 이므로 dB_‖=(μ_0 i cosα ds)/(4πr^2 ) 이다.

참고 자료

없음