[공학]전류와 자기장 예비레포트

소개

전류와 자기장(예비)

목차

실험 목적
이론
실험 기구 및 장치
실험 방법

본문내용

▶실험 목적
도선에 전류가 흐를 때 그 주변에 발생하는 자기장의 형태에 대해서 알아보자.
▶이론
서로 떨어져 있는 도선 사이에 힘(자기력)을 미치는 자기 현상은 먼저 한 전류에 의해 주위 공간에 자기마당이 형성되고, 이 자기마당 내에 다른 전류가 흐르는 도선이 있으면 자기마당에 의해 전류가 힘을 받는다고 생각한다. 전류가 흐르는 도선 주위에 형성된 자기마당의 특성을 조사해 보면 그림(1)과 같이 도선의 짧은 부분 ds 에 의한 P 점에서의 자기마당의 크기 dB 는 도선에 흐르는 전류 i 에 비례하며 도선(부분)으로부터의 거리 r 의 제곱에 반비례하고 전류와 변위 벡터의 방향각 θ 의 sine 값에 비례함을 알 수 있다. 또, 그 방향은 전류의 방향에서 변위 벡터의 방향으로 오른 나사를 돌릴 때 오른 나사가 진행하는 방향이 된다.
으로 쓸 수 있다. [주 : 이 식이 거리 r 에 대한 거꿀제곱 법칙임을 유념하라.] 여기서 μo(= 4π x 10-7 T.m/A 로 정의된 값)를 투자율(magnetic permeability)이라고 부른다.
도선의 각 부분으로부터의 자기마당을 벡터적으로 합하면 도선 전체에 의한 자기마당을 구할 수 있다.
→ →
→ → i ds x r
B = ∫dB = ∫μo/(4π) ---------- (2)
r3
이 된다. 특히 무한히 긴 직선 도선으로부터의 자기마당은 그 크기가
B = μoi/(2πd) (3)
로 도선으로부터의 직선거리 d 에만 의존하고 다른 위치에는 무관하다. 또, 자기마당의 방향은 반지름 d 인 원의 접선 방향으로 오른 나사의 진행 방향이 된다. 이 자기마당의 특성은 무한 직선 전류가 갖는 기하적인 대칭성에서 쉽게 이해할 수 있다.
한편 자기력의 거꿀제곱 힘 특성은 앙페르의 법칙이라고 불리는 편리한 성질을 갖는데 앙페르의 법칙이란 그림(2)에서와 같이 어떤 임의의 닫힌 고리를 생각하면 그 고리를 따라 각 지점에서의 자기마당 벡터를 선 적분한 것이 고리로 둘러싸인 단면을 통과하는 (총)전류에 비례한다는 것이다.
→ →

참고자료

· 없음