아주대)현대물리학실험 Magnetic field outside a straight conductor 결과

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문서 내 토픽

• 1. 자기장 측정 원리

  자기장의 세기 측정은 전기가 흐르는 도체에 자기장을 가하면, 도체 내에서 발생하는 전압의 차이를 측정하여 자기장의 세기를 알아내는 홀 효과를 활용한다. 실험에 사용되는 probe는 홀 효과를 이용하여 자기장을 측정하는 hall probe이다. Axial field는 자기장이 측방향으로만 일관성있게 흐르는 것을 의미하며, probe가 axial field를 측정한다는 것은 축 방향의 자기장 세기를 측정하는 것을 의미한다. Axial field를 제대로 측정하기 위해서는 probe를 axial field의 평행한 축 방향으로 맞추어 측정해야 한다.

• 2. 변압기 코일 감은 수 비율 변화

  1차, 2차 코일의 감은 수 비율은 공급 전압의 유도 전압 비율과 같다. 그러므로 그 비율이 달라지면 더 많이 감긴 쪽에 더 많은 전류와 전압이 흐르게 된다. 감은 수 비율은 더 많은 전류와 전압이 필요할 때 바꾸어야 한다.

• 3. 직사각형 도선 주변 자기장 분포

  직사각형 도선 주변의 자기장 분포를 3차원 그래프로 나타내면 도선 중심에서 최대값을 가지며 도선에서 멀어질수록 감소하는 분포를 보인다. 도선 중심축에 대해 대칭적인 분포를 나타내며, local maximum은 도선 모서리 부근에서 나타난다.

• 4. 직사각형 도선 주변 자기장 세기 계산

  직사각형 도선 주변의 자기장 세기는 다음 식으로 계산할 수 있다: log′ ′ 이 식을 이용하여 계산한 이론값은 실험값과 잘 일치한다.

• 5. 평행 도선 자기장 분포

  두 평행 도선에 전류가 같은 방향으로 흐를 때는 도선 중심에서 자기장이 0이 되고 도선 외부로 갈수록 자기장이 증가한다. 반대 방향으로 흐를 때는 도선 내부에서 자기장이 증가하고 외부에서 감소한다. 이론값은 실험값과 잘 일치한다.

• 6. 원형 도선 주변 자기장 분포

  원형 도선 주변의 자기장은 도선 중심을 기준으로 대칭적인 분포를 나타낸다. 도선 내부에서 자기장이 더 크게 나타나며, 도선 중심에서의 자기장 세기는 다음 식으로 계산할 수 있다: 2. 실험값과 이론값이 잘 일치한다.

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• 1. 자기장 측정 원리

  자기장 측정 원리는 전자기 유도 현상을 기반으로 합니다. 자기장이 변화하면 도선에 유도 전류가 발생하고, 이를 측정하여 자기장의 세기와 방향을 알 수 있습니다. 자기장 측정 장치에는 홀 센서, 플럭스게이트 센서, 자기 다이오드 등이 사용됩니다. 이러한 센서들은 자기장의 변화를 전기 신호로 변환하여 자기장의 크기와 방향을 측정할 수 있습니다. 자기장 측정은 다양한 분야에서 중요한 역할을 하며, 정확한 측정을 위해서는 센서의 특성과 측정 환경을 고려해야 합니다.

• 2. 변압기 코일 감은 수 비율 변화

  변압기의 코일 감은 수 비율 변화는 변압기의 입출력 전압 비율을 결정합니다. 1차 코일과 2차 코일의 감은 수 비율이 높을수록 입력 전압에 비해 출력 전압이 높아지는 승압 변압기가 되고, 반대로 감은 수 비율이 낮을수록 출력 전압이 낮아지는 강압 변압기가 됩니다. 이러한 코일 감은 수 비율 변화는 변압기의 용도와 필요한 전압 변환 비율에 따라 설계됩니다. 변압기 코일의 감은 수 비율은 변압기의 효율과 출력 전압 특성을 결정하는 중요한 요소이며, 변압기 설계 시 이를 고려해야 합니다.

• 3. 직사각형 도선 주변 자기장 분포

  직사각형 도선 주변의 자기장 분포는 도선의 형태와 전류의 방향에 따라 달라집니다. 직사각형 도선 주변의 자기장은 도선의 각 부분에서 발생하는 자기장이 중첩되어 형성됩니다. 도선의 각 부분에서 발생하는 자기장은 도선의 길이와 전류의 크기에 비례하며, 도선으로부터의 거리에 반비례합니다. 따라서 직사각형 도선 주변의 자기장 분포는 복잡한 형태를 가지며, 도선의 형태와 전류의 방향에 따라 다양한 자기장 분포를 나타냅니다. 이러한 자기장 분포 특성은 전자기 기기 설계 및 분석에 중요한 정보를 제공합니다.

• 4. 직사각형 도선 주변 자기장 세기 계산

  직사각형 도선 주변의 자기장 세기를 계산하기 위해서는 비오-사바르 법칙을 적용해야 합니다. 직사각형 도선을 미소 전류 요소로 나누고, 각 요소에서 발생하는 자기장을 계산한 후 이를 합산하면 전체 자기장 세기를 구할 수 있습니다. 이 과정에서 도선의 길이, 전류의 크기, 관찰 지점과의 거리 등 다양한 요소를 고려해야 합니다. 자기장 세기 계산은 전자기 기기 설계, 자기 센서 개발, 전자기 유도 현상 분석 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 정확한 자기장 세기 계산을 위해서는 도선의 형태와 전류 분포 등을 정확히 모델링해야 합니다.

• 5. 평행 도선 자기장 분포

  평행하게 배치된 도선 주변의 자기장 분포는 도선 사이의 거리와 전류의 방향에 따라 달라집니다. 두 개의 평행 도선에 전류가 흐르면 도선 사이에는 자기장이 강하게 형성되며, 도선 바깥쪽으로 갈수록 자기장이 약해집니다. 전류의 방향이 서로 반대인 경우에는 도선 사이에서 자기장이 상쇄되어 자기장이 약해지고, 도선 바깥쪽으로 갈수록 자기장이 강해집니다. 이러한 평행 도선 주변의 자기장 분포는 전자기 유도 현상, 전자기 차폐, 전자기 간섭 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 평행 도선 주변의 자기장 분포를 정확히 이해하는 것이 중요합니다.

• 6. 원형 도선 주변 자기장 분포

  원형 도선 주변의 자기장 분포는 도선의 형태와 전류의 방향에 따라 달라집니다. 원형 도선에 전류가 흐르면 도선 중심축을 따라 자기장이 형성되며, 도선으로부터의 거리에 따라 자기장의 세기가 변화합니다. 도선 중심축 근처에서는 자기장이 강하고, 도선으로부터 멀어질수록 자기장이 약해집니다. 이러한 원형 도선 주변의 자기장 분포는 전자기 유도 현상, 전자기 모터, 자기 센서 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 정확한 자기장 분포 분석을 위해서는 도선의 형태, 전류의 크기와 방향, 관찰 지점의 위치 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.