[물리실험] current balance 예비 실험보고서

소개

current balance (전류 천칭) 예비 보고서입니다.

목차

실험목적

실험원리

실험장비
장비설치

실험방법
실험 1. Force vs. Current
실험 2. Force vs. Separation
실험 3. 지구 자기장의 수평 성분

응용분야

본문내용

1. Wiring

① 그림 3과 같이 power supply와 current balance apparatus를 banana plug선으로 연결한다. 도선에 의한 자기장의 영향을 최소화하기 위해 가능한 긴 도선을 쓰고 rectangular frame과 되도록 멀리 떨어뜨린다.
② 나침반을 두 평행 직선 도체 아래 놓는다. 지구자기장의 효과를 줄이기 위해서 직선 도체의 방향과 나침반의 바늘 방향을 일치시킨다(즉, 도선과 바늘이 평행하게). 주변에 강자성체 물질이 있는지 확인하고 있으면 다른 곳으로 치운다.
♣ 참고: 모든 외부자기장의 효과를 없애고 싶으면, 고정된 도체가 연결되지 않는 회로를 만든다. 거기에 강한 전류를 흘릴 때, frame이 움직이지 않은 방향을 찾아 current balance를 정렬시킨다.
③ 9V transformer를 연결한다.



그림 도선의 연결과 전류의 방향. NOTE: 직사각형 도선은 검은색 블록에서 연결되어있지 않으므로
전류는 그 부분을 통과하여 흐르지 않는다. 전류가 흐르는 경로를 확인할 것.

2. Balancing

① 각도 다이얼을 영도에 맞춘다. 다이얼이 회전 범위의 정가운데에 있는지 확인하기 위해서는 다이얼 뒤의 멈춤못(peg)이 큰 기어의 홈의 중간 위치에 있는지 보면 된다. 다이얼 뒷면은 그림 4와 같다.
② counterbalance mass를 balance beam이 수평이 될 때까지 움직인다. 미세 조정은 rear wire thumb screw를 돌려서 할 수 있다.
③ 감쇠 자석(damping magnet)을 위치시킨다. balance beam이 수평일 때 눈금이 영도를 가리키게 한다(그림 5처럼 세 개의 눈금선이 모두 일렬로 늘어선다)





그림 5 감쇄자석과 수평일 때의 날개(vane)의 위치. 왼쪽의 두 선은 시선의 수평을 맞추게 하며, 날개에 표시된 선을 두 선에 맞추어 balance beam의 수평을 맞춘다

그림 4 다이얼 뒷면(back of degree dial). 다이얼이 움직일 수 있는 영역 중앙(center of range)에 멈춤못(peg)이 오게 해야한다.





3. Zeroing


그림 6 separation adjustment scerw. 사각 기둥의 네 귀퉁이 중 하나를 기준으로 회전수를 셀 수 있다.
① 아래 위 도체를 서로 평행하게 하기 위해서 질량접시에 200g짜리 추를 놓고 다이얼을 시계방향으로 돌려 두 도체가 서로 접촉하게 한다. 두 간격 조절 나사못(separation adjustment screw, 그림 6)을 교대로 돌려 두 도체 사이의 간격이 없어지도록 만든다.
② 질량접시에 있는 추를 제거하고 다이얼을 원래 위치인 영도로 돌린다. 아래 도체를 간격 조절 나사못을 반시계 방향으로 돌림으로써 위 도체와 거의 닿게 한다. 이 때 balance beam은 계속 수평을 유지해야 하고 두 도체는 계속 평행을 이루어야 한다. 이 과정이 끝났을 때는 두 도체간의 거리는 도체의 지름과 같게 된다.
♣ 주의 : 아래 도체를 끝까지 올려도 위 도체와 닿지 않으면, 위 도체가 조금 아래로 내려오도록 수평을 다시 맞춘다. 이 과정은 counterbalance mass와 감쇠 자석의 위치 조정이 필요하다.
③ 이제 두 도체간의 거리는 간격 조절 나사못을 시계방향으로 돌림으로써 (1mm/rotation) 조절할 수 있다.
♣ 나사못을 돌리는 방법 : 사각기둥의 네 꼭지점 중 눈금이 일치하는 (혹은 눈금과 가장 가까운) 꼭지점을 하나 선택한다. 그 꼭지점을 기준으로 나사못의 회전수를 센다. 두 도체가 항상 평행을 이루기 위해서는 두 나사못을 같은 횟수만큼 돌려야 된다는 것을 잊지 말 것.

참고자료

· 없음