아주대학교 물리학실험2 전류와 자기장,지구자기장(A+)

목차

1. 측정값 및 계산
2. 토의
3. 참고문헌

본문내용

이번 실험의 목적은 전류와 자기장의 관계를 알아보고 지구 자기장도 관찰하며 지구자기장의 크기와 방향을 파악하는 것이었다.
자기장과 전류의 관계는 주로 앙페르의 법칙과 비오-사바르 법칙으로 설명한다. 앙페르의 법칙은 전류가 흐르는 도선 주위에 생성되는 자기장을 설명하는 법칙이다. 앙페르의 법칙은 수학적으로 ∮B⋅dl=μ0I 의 식으로 표현된다. 이 식은 전류가 흐르는 도선 주위의 폐곡선을 따라 자기장의 선적분이 그 폐곡선을 통해 흐르는 총 전류에 비례함을 나타낸다. 또한 비오-사바르 법칙은 전류가 흐르는 작은 선 요소가 어떻게 자기장을 생성하는지를 설명한다. 이 식은 dB = (μ0∙I dI×r)/4πr3으로 표현된다. 이 법칙은 전류가 흐르는 모든 선 요소에 대해 적분하여 전체 자기장을 구할 수 있게 한다.
실험1은 원형도선에 전류를 흘릴 때 발생하는 자기장을 나침반을 이용하여 측정하는 것이다. 원형도선에 전류를 흘려주면 도선 주변에 자기장이 형성되는데 나침반 바늘이 가리키는 방향을 통해 자기장 방향을 알아볼 수 있었다. 또한 전류의 크기에 따라 나침반이 돌아가는 정도도 확인할 수 있었다. 미세 전류인 초기전류를 도선에 흘려주자 약 4~5도 정도 돌아감을 확인할 수 있었고 약 0.3A정도의 전류를 흘려주었을 때는 나침반 바늘이 자기장 방향을 따라 90도 회전하며 동쪽이나 서쪽을 가리키는 것을 볼 수 있었다. 전류가 커질수록 바늘이 이동하는 각도도 커지므로 전류와 자기장의 세기가 비례함을 알 수 있었다. 그리고 전류가 흐르는 방향을 반대로 바꿔주면 자기장 방향도 반대로 바뀜을 볼 수 있었다. 자기장의 방향은 전류가 흐르는 방향으로 플레밍의 오른손법칙을 통해 예측할 수도 있었다. 실험 1에서는 나침반이 N극과 S극 바늘이 반대로 되어 약간 측정하는데 시간이 걸렸다. 하지만 자기장과 전류의 관계를 이해하기에는 충분했다.

참고자료

· 제12판 물리학실험, 아주대학교 출판부, 157~167p