전류가 흐르는 도선 주위의 자기장 측정 - 일반 물리 실험 결과 레포트

소개

한양대학교 일반물리학및실험 수강 당시 작성한 레포트입니다. 복학 후에 수강한 과목이라 열의에 가득차 있어서 조교님 귀찮게 졸졸 따라다니면서 결과보고서를 어떻게 작성해야 하는지 팁도 많이 얻고, 이미 수강했던 동기들한테 피드백도 받으면서 작성했습니다. 그래서 완성도는 어떤 자료보다 뛰어나다고 장담합니다. 실제로 업로드한 자료들은 모두 10점 받은 보고서입니다(다른 자료들에 비해 가격이 높은 이유이기도 합니다).

업로드한 자료들의 내용 중 "6. 결론 및 분석"은
- 실험에서의 변수 설정과 변수를 조작했을 때의 결과
- 이 결괏값(데이터)이 의미하는 바
- 결괏값과 이론값의 오차와 그 원인 분석
- 더 나은 실험을 위해 수정할 사항
으로 구성되었습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 날짜
3. 실험 목적
4. 실험 이론
5. 실험 결과(데이터)
6. 결론 및 분석

본문내용

실험 제목 : 전류가 흐르는 도선 주위의 자기장 측정

실험 날짜 : 14. 00. 00(목)

실험 목적 : 전류가 흐르는 솔레노이드 코일에 발생하는 자기장의 세기를 측정하여 공기의 투자율 값을 직접 구해본다.

실험 이론 : 반지름에 비해 매우 긴 솔레노이드를 가정할 때, 솔레노이드 안의 자기장은 앙페르 법칙에 의해
oint _{} ^{} {vec{B} BULLET d vec{s}} `=`B`l`=` mu _{0} N`I#
`````````````````````````````B`=` mu _{0} {N} over {l} I``=` mu _{0} n`I
로 나타낼 수 있다.
여기서 mu _{0}는 진공 중의 투자율이며 값은 4 pi TIMES 10 ^{-7} (T BULLET m/A)이고, n은 솔레노이드의 단위 길이 당 감긴 코일의 수를 말한다. 위 식에서 알 수 있듯이 이상적인 솔레노이드에서 자기장의 세기는 코일의 반경이나 코일 내부의 위치와는 무관하다.
한편, 우리가 일반적으로 사용하는 솔레노이드의 경우 위의 가정과 달리 길이가 유한하고 솔레노이드 내부에서의 자기장도 균일하지 않기 때문에 앙페르 법칙으로부터 유도한 식을 사용할 경우 차이가 발생하므로 유한한 솔레노이드에 사용할 수 있는 식을 사용해야 한다.

<중 략>

결론 및 분석 : 실험 과정과 이론의 두 번째 차이점은 이론에서 자기장 센서의 위치를 정확히 솔레노이드의 축에 일치하면서 중간지점인 부분에 위치시킨 반면 실제 실험에서는 그렇지 않다는 것이다. 코일 내부에서 자기장은 축과 평행한 방향이기 때문에 자기장 센서가 축과 비스듬한 방향으로 위치해 자기장을 측정한다면 정확한 값을 얻을 수 없다. 실제로 실험에 사용한 홀더가 헐렁해서 자기장 센서를 축과 평행하게 단단히 고정시킬 수 없었다.

참고자료

· 최신대학물리학2(한양대학교 물리이론 교재)
· 실사구시의물리학(한양대학교 물리실험 교재)