금오공과대학교 일반물리학실험2 헬름홀츠 코일의 자기장 측정 예비, 결과보고서

소개

"금오공과대학교 일반물리학실험2 헬름홀츠 코일의 자기장 측정 예비, 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리 및 이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결론 및 고찰
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
- 단일 코일의 자기장 측정
- 헬름홀츠 코일의 자기장 측정
균일한 자기장을 만들기 위해 사용하는 헬름홀츠 코일은 동일한 정류가 흐르는 두 코일을 코일의 반경만큼의 거리를 떨어뜨려서 중앙 부근의 자기장이 균일하게 만든 코일이다. 두 코일 사이의 거리를 변화시키면서 자기장의 균일성을 측정해본다.

2. 실험 원리 및 이론
반경 R의 원형도선에 전류가 I가 흐를 때, 중심 축의 임의의 점P에서 자기장의 세기 B를 계산해 보자.
도선 요소 dl에 의한 벡터는 비오-사바르 법칙에 의해이고, 벡터 dl과 r은 수직이므로이다. 벡터 dB는 dB_x와 dB_y 성분으로 나눌 수 있고 dB_y 성분은 대칭성으로부터 환선 전체에 대해 합하면 0이 될 것이다. 그러므로 x축 방향의 자기장 성분만 고려하면 그러므로 이식에 위의 식 dB를 대입하고 을 대입하면 도석의 x축 방향으로 일정거리 x만큼의 거리에서 자기장 값은 다음과 같다.

여기서 는 진공중의 투자율이고 이다.
N번 감긴 코일의 경우 구조적인 형태를 무시하고 근사적으로 계산하면 위의 식에 N을 곱함으로써 얻을 수 있다. 즉 다음과 같이 주어진다.

감은 수가 같고 반경 R이 같은 코일이 x축 상에 거리 a 만큼 떨어져 있다면 그때의 코일 내부 공간에서의 자기장의 세기는 다음과 같다.

예를 들어 두 코일 중심(a/2) 지점에서의 자기장은

이 된다.

참고자료

· 일반물리학실험, 금오공과대학교 일반물리학실험실, 북스힐, 2023, 273~284p