아주대 물리학실험2 실험18 전류와 자기장, 지구자기장 A+ 결과보고서

목차

1. 측정값
2. 토의
3. 참고문헌

본문내용

이번 실험은 전류가 흐르는 원형도선의 자기장을 관찰하고, 자기장과 전류와의 관계, 그리고 자기장과 거리와의 관계를 검토한다. 또한 지구자기장의 정밀측정을 통해 지구자기장의 크기와 방향을 파악하는 것을 목적으로 하는 실험이었다.
실험 1에서는 원형 도선에 전류를 흘려줌에 따라 도선 주변에 형성된 자기장의 영향을 받는 나침반의 바늘이 가리키는 방향을 살펴보았고 이에 의한 자기장의 방향을 알아보았다.
0.3A의 전류가 시계방향으로 흐를 때, 나침반의 바늘이 최소전류인 0A일 때의 방향에서 약 90도정도 서쪽으로 회전하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 –0.3A의 전류가 반시계 방향으로 흐를 때, 나침반의 바늘이 최소전류인 0A일 때의 방향에서 약 90도 정도 동쪽으로 회전하는 것을 관찰할 수 있었다. 전류의 방향으로부터 자기장의 방향을 기술하는 물리학 법칙에는 앙페르의 오른나사 법칙이 있고 이 법칙으로 위의 사실을 설명할 수 있다. 전선에 전류가 흐를 때 전선 주위에는 자속이 발생하여 회전하는 자기장이 형성되는데, 그 자속의 발생 방향이 오른나사가 회전하는 방향으로 발생한다는 것이며, 엄지는 전류의 방향이 되고 네 손가락을 감은 방향은 자기장의 방향이 된다. 즉, 전류가 시계방향으로 흐른다면 원형 코일 내 자기장은 정면에서 바라보았을 때 들어가는 방향, 전류가 반시계 방향으로 흐른다면 자기장은 정면에서 바라보았을 때 나오는 방향으로 형성될 것이다. 따라서 시계방향일 때는 N극의 방향이 서쪽, 반시계 방향일 때는 N극의 방향이 동쪽임을 알 수 있고 앙페르의 오른나사 법칙을 통해 측정한 자기장의 방향은 전류의 방향으로부터 예측할 수 있는 자기장의 방향과 일치함과 전류의 방향이 바뀌면 자기장의 방향도 바뀌게 됨을 알아볼 수 있었다. 하지만 솔레노이드에 의한 자기장의 경우 솔레노이드 내부에서 자기장의 방향은 오른손 네 손가락을 전류의 방향으로 감아쥘 때 엄지손가락이 가리키는 방향이 된다는 점도 알아볼 수 있었다.

참고 자료

제 12판 물리학 실험, 아주대학교 출판부, 2018년, 김기홍 외 14명, p.157~167
대학물리학2 9판, Ramond A. Serway, John W. Jewett 원저, 대학물리학교재편찬위원회 역, 북스힐, 2018년, p.725~729