소개글
"한양대 전류 주위의 자기장"에 대한 내용입니다.
목차
1. 전류 주위의 자기장
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 결과
1.2.1. 직선 도선 주위의 자기장 측정
1.2.2. 원형 도선 주위의 자기장 측정
1.2.3. 솔레노이드 중심축에서의 자기장 측정
1.3. 결과 분석 및 오차 분석
1.4. 토의사항
1.4.1. 자기장 센서의 작동 원리
1.4.2. 자기장의 방향과 센서 평면과의 관계
1.4.3. 솔레노이드 곡선의 고리 모양 측정 이유
1.4.4. 오차 원인 및 오차 보완 방법
2. 참고 문헌
본문내용
1. 전류 주위의 자기장
1.1. 실험 목적
실험 목적은 여러 형태의 도선에 전류가 흐를 때 그 주위에 생성되는 자기장을 측정하여 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙의 결과와 비교하는 것이다. 즉, 직선 도선, 원형 도선, 솔레노이드 등 다양한 형태의 도선에서 전류에 의해 생성되는 자기장을 측정하고, 이론적으로 예상되는 자기장의 분포와 실험 결과를 비교하여 이해하는 것이 실험의 주된 목적이다.
1.2. 실험 결과
1.2.1. 직선 도선 주위의 자기장 측정
직선 도선 주위의 자기장 측정 실험에서는 직선 전류 도선 주변에 생성되는 자기장의 크기를 측정하여 분석하였다. 실험 결과, 도선으로부터의 거리에 따라 자기장의 크기가 감소하는 경향성을 보였다. 구체적으로, 도선으로부터 1cm 떨어진 지점에서 자기장의 크기가 0.6238 G, 2cm 떨어진 지점에서 0.3119 G, 4cm 떨어진 지점에서 0.1416 G로 측정되었다. 이는 비오-사바르의 법칙에 따라 도선으로부터의 거리에 반비례하여 자기장의 크기가 감소하는 것을 보여준다.
실험 결과를 이론값과 비교해 보면, 도선으로부터 1cm 떨어진 지점의 자기장이 0.6 G, 2cm 떨어진 지점이 0.3 G, 4cm 떨어진 지점이 0.15 G로 계산되었다. 따라서 실험값과 이론값의 오차율은 각각 3.96%, 3.96%, 5.6%로 나타났다. 이러한 오차는 실험 환경과 측정 기구의 한계로 인해 발생한 것으로 볼 수 있다.
직선 도선 주위의 자기장 측정 실험에서는 전류에 의해 생성되는 자기장의 분포와 크기를 직접 확인할 수 있었다. 특히 도선으로부터의 거리에 따른 자기장의 변화를 관찰할 수 있어, 비오-사바르 법칙에 대한 이해를 높일 수 있었다. 이를 통해 전기와 자기의 상호작용에 대한 기본 원리를 학습할 수 있었다.
1.2.2. 원형 도선 주위의 자기장 측정
원형 도선 주위의 자기장 측정 실험에서는 전류 I가 흐르는 원형 도선의 자기장을 측정하였다. 원형 도선의 중심에서 반지름 r만큼 떨어진 지점의 자기장 B는 다음과 같이 구할 수 있다.
B = {4 μ₀I} / {2πr}
여기서 μ₀는 진공 중의 투자율로 4π × 10⁻⁷ T·m/A이다. 원형 도선의 중심점(r=0)과 반지름 R만큼 떨어진 지점(r=R)에서의 자기장을 측정하였다.
실험 결과, 반지름 R이 3 cm인 원형 도선의 경우 중심점(r=0)에서는 측정값이 0.04028 G, 이론값이 0.04 G로 오차율이 0.7%였다. 반지름 R만큼 떨어진 지점(r=R)에서는 측정값이 0.042 G, 이론값이 0.043 G로 오차율이 약 5%였다.
반지름 R이 4 cm인 원형 도선의 경우 중심점(r=0)에서는 측정값이 0.027 G, 이론값이 0.03 G로 오차율이 10%였다. 반지름 R만큼 떨어진 지점(r=R)에서는 측정값이 0.032 G, 이론값이 0.029 G로 오차율이 약 ...
참고 자료
한양대학교 물리학과 물리교재 연구실, <실사구시의 물리학>, 한양대학교출판부(2017), p.166-176
한양대학교 물리학과 물리교재연구실, 실사구시의 물리학, 175~185p, 한양대학교출판부 (2014).
Halliday, 일반물리학, 955~969p, 범한서적주식회사 (2011).
일반물리학 교재편찬위원회, 일반물리학, 457~458p, 북스힐 (2012).
한양대학교 물리학과 물리교재연구실, 『실사구시의 물리학 제 3판』, 한양대학교 출판부, pp.189~194
E+ 전자용어사전, 월간전자기술 저, 성안당
The Hall effect in metals and alloys Hurd, Colin 저, SpringerVerlag
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