아주대학교 물리학실험 19. 전자기 유도와 Lenz의 법칙 / A+

소개

아주대학교 물리학실험의 전자기 유도와 Lenz의 법칙 레포트입니다.
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목차

1. 측정값 및 계산
1) 실험 1 상호 인덕턴스
2) 실험 2 철심이 있는 이중 솔레노이드의 전압비와 권선비
3) 실험 3 변압기의 전압비와 권선비
4) 실험 4 전자기유도: 유도기전력의 방향

2. 실험 데이터

3. 질문에 대한 토의
1) 질문 1
2) 질문 2
3) 질문 3
4) 질문 4
5) 질문 5
6) 질문 6

4. 실험과정 및 결과에 대한 고찰

본문내용

[4] 실험과정 및 결과에 대한 고찰

실험1에서는 이중 솔레노이드에서의 상호유도 현상을 관측하는 실험이다. 실험에는 미리 구성된 이중 솔레노이드를 사용하며, 내부 솔레노이드에만 교류 전류를 흘려보냈을 때 외부 솔레노이드에서 관측되는 전류와 전위차의 변화를 관측한다. 이렇게 유도된 전류와 전위차를 바탕으로 상호 인덕턴스를 계산하고, 이론적으로 구해지는 상호 인덕턴스의 값과 비교해 실험이 올바르게 수행되었는지 확인한다. 실험 결과를 바탕으로 구한 상호 인덕턴스 는 60Hz에서는 H, 120Hz에서는 H의 결과가 나왔고, 이는 상호 인덕턴스 이론치 와 비를 구하면 각각 0.98023, 0.97875의 일치도를 보인다. 따라서 이론치 상호 인덕턴스를 실험측정치를 통해 유도된 상호 인덕턴스를 비교해 이론의 타당성을 검증하는 실험은 성공적으로 수행되었음을 알 수 있다. 특히 본 실험에서는 상호 인덕턱스는 이론치와 매우 적은 오차를 보이고 있는데, 이는 회로의 기하학적 구조가 변할 일이 적고 미세한 조정에도 민감하게 반응하지 않는 이중 솔레노이드 구조를 사용하였기 때문에 이와 같이 적은 오차가 나온 것으로 보인다. 한편 주파수의 변화가 상호 인덕턴스 크기에 영향을 미치지 못하는 이유는 질문 1에서도 확인한 것과 같이 주파수가 증가함에 따라 유도 전류의 크기가 감소하기 때문으로 보이며, 비록 본 실험에서는 매우 적은 크기의 유도 전류가 감소하여 실험적으로 검증하지 못했지만 상호 인덕턴스의 크기에는 기전력과 같은 다양한 요소가 영향을 미치기 때문에 상호 인덕턴스의 크기 비교는 온전한 결과가 나온 것으로 보인다.
실험 2에서는 실험 1에서 사용한 이중 솔레노이드의 내부 중심축에 강자성체인 철심을 넣어 전압비와 권선비가 어떻게 변하는지 관찰한다. 이론적으로 생각했을 때, 철심은 강자성체이기 때문에 이중 솔레노이드의 정중앙에 넣으면 철심의 매우 강한 자기장에 의해 이중 솔레노이드의 자기장은 모두 철심의 단면에 의해 상쇄/구속되고, 따라서 외부 코일과 내부 코일의 전기선속은 같게 변한다.

참고자료

· 조두진 외, 『제 12판 물리학 실험』, 아주대학교 출판부, 2018, pp. 169-175.
· 레이먼드 A. 외, 『대학물리학 II 9th Edition』, 대학물리학교재편찬위원회 역, 북스힐, pp.818-825.