전류저울 - 일반물리실험II A+레포트

소개

2024-2학기 일반물리실험II A+ 레포트입니다.
일반물리실험은 레포트 작성에 긴 시간 들이지 마시고 다른 과목 공부하시는 걸 추천드립니다.

목차

I. 실험 목적

II. 데이터 정리
1. 실험1 –힘 대 전류
2. 실험 2 –힘 대 전선길이
3. 실험 3 – 힘 대 자기장
4. 실험 4 – 힘 대 각도

III. 결과 분석
1. 배경이론
2. 실험 결과 분석

IV. 질문
1. 두 변수(힘-전류) 사이에는 어떠한 관계가 있는가? 변화된 전류값이 자기장 내의 전류가 흐르는 도선이 받는 힘에 어떠한 영향을 주는가?
2. 두 변수(힘-전선길이) 사이에는 어떠한 관계가 있는가? 도선의 길이는 자기장 안에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘에 어떠한 영향을 주는가?
3. 두 변수(힘-자기장) 사이에는 어떠한 관계가 있는가? 자석의 개수는 자기장 내에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘에 어떠한 영향을 주는가? 자석의 개수는 자기장의 세기에 정비례한다고 가정하는 것은 합리적인가? 만일 자석 하나의 S극을 배열의 뒷면 N극에 붙인다면 어떤 일이 일어날까?
4. 두 변수(힘-각도) 사이에는 어떠한 관계가 있는가? 전류와 자기장 사이의 각도는 그들 사이에 작용하는 힘에 어떠한 영향을 주는가? 어떠한 각도에서 가장 큰 힘을 받는가? 또 최소한의 힘을 받을 때는 언제인가?

V. 토의
1. 전류값 조절
2. 각도 조절

VI. 참고문헌

본문내용

I. 실험 목적
전류저울을 사용하여 전류, 도선의 길이, 자기장의 세기에 따른 자기력의 관계를 알아보도록 한다. 이를 통해 도선과 자기장 사이의 상호작용에 대해 충분히 이해하도록 한다.

II. 데이터 정리
실험 1 ~ 4 에서 전류의 세기, 도선의 길이, 자기장의 세기, 전류와 자기장의 각도에 변화를 주며 자기장을 측정했다.

<중 략>

III. 결과 분석

1. 배경이론

(1) 자기장과 자기력
자기장B ⃗는 자기력 (F_B ) ⃗가 0인 축 방향에 나란한 벡터량으로 정의할 수 있다. 자기장 안에서 운동하는 대전입자의 속도가 v ⃗가 축 방향에 수직일 때 작용하는 자기력 (F_B ) ⃗의 크기를 측정하여 자기장 B ⃗의 크기를 다음과 같이 정의한다.
B=F_B/|q|v
자기장과 자기력을 벡터방정식으로 나타내면 다음과 같다.
(F_B ) ⃗=qv ⃗×B ⃗
대전입자에 작용하는 자기력은 대전입자의 전하와 속도와 자기장 사이의 벡터곱이다. 따라서 자기력의 크기는 다음과 같다.
F_B=|q|vBsinϕ
위 식에 따라 자기력은 대전입자의 속도의 방향과 자기장의 방향 사이의 각도에 따라 크기가 달라지는데 둘이 나란하거나 반대 방향이면 사인값이 0이 되므로 자기력의 크기가 0이고, 둘이 수직일 때 사인값이 1로 최대이므로 자기력 역시 최대가 된다.
자기력의 방향은 오른손 규칙을 통해 알 수 있는데, 오른손의 엄지를 하늘을 향하도록 세우면 엄지를 제외한 나머지 손가락의 방향이 속도와 자기장의 방향이다. 이때, 속도의 방향에서 자기장의 방향으로 손을 쓸면 엄지가 향한 방향이 속도와 자기장의 벡터곱, 즉 자기력의 방향이 된다.
자기장의 단위는 N/C×m/s이고 간단하게 테슬라(T)라고 한다.
1T=1N/(C∙m/s)=1N/(A∙m)=〖10〗^4 G (G:Gauss)

(2) 전류가 흐르는 도선에 작용하는 자기력
양끝이 고정되고 전류가 흐르지 않는 도선이 수직방향의 자기장 속에 놓여 있을 때..

<중 략>

참고자료

· 일반물리학실험 매뉴얼, 서강대학교 물리학과
· David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, 『Principles of PhysicsⅡ』, 11th edition, WILEY, 2021, p201~203