[일반물리학]솔레노이드의 자기장

소개글

일반 물리학 실험의 한 단원인

목차

실험목적
실험원리
기구 및 장치
실험방법

본문내용

피복한 도선을 여러 번 감아 길게 만든 코일을 솔레노이드라 한다. 여기에 전류를 흐르게 했을 때 생기는 자기장은 양끝을 제외하면 내부에서는 축에 평행하고 세기가 균일한 자기장이 되고, 외부에서는 극히 약해진다. 이런 자기장은 원형 전류를 여러 개 겹쳤을 때의 자기장으로 생각할 수 있다.
솔레노이드 내부 자기장의 방향은 손가락 끝을 전류의 방향으로 향하게 솔레노이드를 오른손으로 잡았을 때의 엄지손가락 방향이다. 솔레노이드가 무한히 길면, 내부의 자기장은 완전히 균일하고, 외부에서는 0이 된다. 솔레노이드를 흐르는 전류를 I[A], 단위 길이당 감긴 수를 n[1/m]이라 하면, 경로를 통과하는 전류의 대수합=nlI가 된다. 내부의 자기장 세기는 H[A/m]라 한다. 짧은 변의 부분은 자기장에 수직이며 솔레노이드 외부에서의 자기장은 0이 되므로, 솔레노이드 내부에 있는 긴 변에 따라 단위 자극을 운반하는 일로 생각하면 된다. 따라서 W=Hl 이며 이것이 nlI와 같으므로
H=nI
가 된다. 이 식은 솔레노이드가 무한히 긴 것으로 생각하여 산출한 식이지만, 솔레노이드가 충분히 가늘고 긴 경우에는 잘 들어맞는다. 이 식에 의하면 1m당, 감은 수가 100회인 솔레노이드에 1A의 전류를 흐르게 했을 때, 솔레노이드의 내부에 발생하는 자기장은 100A/m이 된다.
솔레노이드에 연철심을 넣으면, 전류에서의 자기장에 의해 연철심이 자기를 띠게 되어 철심 양끝에 자극이 나타난다. 이 때, 그 부근의 자기장은 솔레노이드 자기장과 연철심의 극의 자기장이 겹치게 되므로 대단히 강해진다. 이것이 전자석이다.
매우 긴 솔레노이드 내부 영역의 자기장은 다음 식과 같다.

참고 자료

(1) venus 백과사전 물리. 금성출판사. p 185
(2) 일반물리학 실험 본문 p211-p214
(3) http://100.naver.com/100.nhn?docid=95139