소개글
"서울대학교 전자기 유도 실험"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 실험 목적
1.2. 배경이론
1.2.1. 페러데이의 전자기 유도법칙
1.2.2. 교류 발전기 원리
1.2.3. 직류 발전기 원리
2. 실험 방법
2.1. 코일의 회전 각속도 변화에 따른 유도 기전력 변화 측정
2.2. 자기장의 변화에 따른 유도 기전력 변화 측정
2.3. 직류, 교류 여부에 따른 유도 기전력 변화 측정
3. 실험 결과 및 분석
3.1. 코일의 회전 각속도와 유도 기전력의 관계
3.2. 자기장의 크기와 유도 기전력의 관계
3.3. 직류, 교류 전압이 유도 기전력에 미치는 영향
4. 결론 및 토의
5. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적
본 실험의 목적은 페러데이의 전자기 유도 법칙을 관찰하고, 이 법칙을 이용한 기기인 전동기의 원리에 대해 이해하는 것이다.
페러데이의 전자기 유도 법칙은 변화하는 자기장이 전기장을 만들어 낼 수 있다는 것을 보여준다. 이번 실험에서는 이 법칙을 실험적으로 확인하고, 자기장의 변화와 코일의 회전 각속도 변화에 따른 유도 기전력의 변화를 관찰할 것이다. 또한 직류와 교류 전압이 유도 기전력에 미치는 영향을 분석할 것이다.
1.2. 배경이론
1.2.1. 페러데이의 전자기 유도법칙
페러데이의 전자기 유도법칙은 변화하는 자기장이 주위에 유도 기전력을 만들어낸다는 법칙이다. 자기장의 변화율과 유도 기전력의 크기는 비례하며, 유도 기전력의 방향은 자기장의 변화를 억제하는 방향이 된다.
구체적으로, 닫힌 회로가 이루는 임의의 평면을 생각할 때 이 평면을 지나는 자기선속을 로 정의할 수 있다. 이때 회로에 나타나는 유도 기전력의 크기가 그 회로를 지나는 자기선속의 시간에 따른 변화율과 같다는 것이 패러데이의 법칙이다. 즉, 유도 기전력 = -.
만약 N번 감긴 코일을 사용한다면, 각 코일에 대한 유도 기전력이 더해져 유도 기전력은 = -가 된다.
또한 영구 자석으로 인해 생기는 자기장 내부에서 도체 고리가 회전할 때, 기전력의 크기는 코일을 지나는 자기선속의 변화량에 따라 달라지므로 각속도에 따른 함수 형태로 표현할 수 있다.
1.2.2. 교류 발전기 원리
교류 발전기 원리는 다음과 같다.
교류 전류는 시간에 따라 전류의 방향이 변화하는 전류이며, 약어로 AC라고 표시한다. 반면 직류 전류는 시간에 따라 전류의 방향이 일정한 전류로, 약어로 DC라고 표시한다. 교류 발전기는 페러데이의 전자기 유도법칙을 사용하여, 두 개의 자석과 그 사이에서 회전하는 코일로 이루어져 있다.
코일이 자기장 B 안에서 일정한 각속도 ω로 회전한다고 하자. 코일의 면적 A와 시간 t에 대해서 코일면을 지나는 자기선속은 BA·cosωt 이다. 코일에 도선이 N번 감겨 있다고 하면, 페러데이의 유도법칙에 의해서 유도 기전력 Vind = -NdΦ/dt = -NBAωsinωt 가 된다. 여기서 각 의 크기가 180도일 때를 기준으로 유도 기전력의 부호가 변하고, 유도 전류의 방향 또한 변하게 된다. 저항을 R이라고 했을 때, 유도 전류 I = Vind/R 가 되어, 사인파 형태를 띄고 시간에 따라서 유도 전류의 방향이 변하게 되는 교류 전류가 된다.
1.2.3. 직류 발전기 원리
직류 발전기는 코일이 회전하면 전류의 방향이 바뀌게 되는 것을 막기 위해 코일의 끝부분에 정류자(commutator)를 연결해 전류의 방향을 동일하게 유지시킨 것이다. 정류자는 금속이 절연체의 양쪽에 붙어있어 코일이 반 바퀴 회전할 때...
참고 자료
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