일반물리실험2 - Inductance of Solenoids(결과레포트)

소개

이공계대학교 1학년 교양과목인 `일반물리실험2`의 레포트입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 결론 및 고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
솔레노이드에 교류전류를 흘려서 자기장을 발생시키고, 가까이 위치시킨 또다른 솔레노이드에서 이러한 자기장의 변화에 의해 발생하는 유도 전류를 측정함으로써 natural frequencies를 측정한다. 또, 이를 이용하여 솔레노이드의 Inductance와 솔레노이드의 기하학적 요인과의 관계를 알아보는 실험이다.

2. 실험원리
1) 렌츠의 법칙
자석을 코일에 가까이 하거나 멀리할 때 코일에는 자석의 운동을 방해하려는 방향으로 유도전류가 흐른다. 이것이 도선으로 이루어진 닫힌회로 내에 유도된 전류의 방향에 관한 렌츠의 법칙이다. 즉, ‘도선으로 이루어진 닫힌회로 내에 생긴 유도 전류는 닫힌회로를 지나는 자속이 변하는 것을 반대하는 방향으로 흐른다.’는 것이었다. 이와 같은 렌츠의 법칙은 유도 전류에 대한 것이지 유도 기전력에 대한 것은 아니다. <그림1>과 같이 자석의 극을 코일에 가까이 가져가면 코일을 지나는 자속이 증가하게 된다. 이때에는 자속의 증가를 반대하도록, 즉 아래쪽에서 위쪽으로 자속이 지나도록 코일에 유도 전
류가 흐른다. 다시 말해서 자석의 극이 접근하면 코일의 A쪽은 자석의 극처럼 되어 자석의 운동을 방해한다. 이렇게 생각하면 솔레노이드(코일)에 흐르는 전류의 방향을 찾을 수 있다. 따라서 코일에 흐르는 유도 전류는 B→G→A쪽으로 흐르게 된다.
2) 페러데이의 법칙
전자기 유도 현상에서 도선 또는 자석의 운동속도를 빠르게 하거나 강한 자석을 사용하면 같은 시간동안에 코일을 지나는 자기장(자속)의 변화가 커지게 된다. 또 코일의 감은 수를 증가시켜도 큰 유도기전력이 나타난다. 페러데이는 이러한 사실을 정리하여 다음과 같이 발표하였다. ‘유도 기전력의 크기는 코일 속을 지나는 자기선속(자속)의 시간적 변화율에 비례하고, 코일의 감은수에 비례한다.’ 이것을 페러데이의 유도 법칙이라고 한다.

참고자료

· 렌츠의 법칙, 페러데이의 법칙, 솔레노이드 : 두산동아, 하이탑 물리1, 물리2
· 렌츠의 법칙 삽화 : http://ph99.bc.edu/educational_resources/hercz/
· PH212_spring_03/pictures-lec/solenoid.jpg