직선 전류에 의한 자기장 측정

소개

전류가 흐르는 긴 직선 도선 주위에 자기장이 생기는 것을 이해하고, 자기장의 크기가 전류가 흐르는 도선으로 부터의 거리에 따라 어떻게 변하는지 조사한다.

목차

1.목적
2.기구 및 재료
3.실험 방법 및 결과

본문내용

그림 V-12와 같이 지구자기장의 수평성분에 평행하게 놓은 방안지의 바로 옆에 긴 직선으로 도선을 세우자. 도선은 책상 줄에 테이프로 붙여 움직이지 않도록 하고, 방안지도 움직이지 않도록 테이프로 붙여 놓아라. 나침반을 도선 근처에 놓고 도선에 전류를 잠깐 흘려 보아라

∙ 자침이 어떤 쪽으로 편향되는가?
⇒반 시계 방향으로 편향 된다.

∙ 전류의 방향을 바꾸면 자침은 어떻게 되는가?
⇒시계 방향으로 편향 된다.

∙ 직선 전류에 의한 자기장의 방향을 어떻게 알아낼 수 있는가?
⇒플레밍의 오른손 법칙에 의해서 나침반의 방향이 바뀌는 것을 알 수 있다.

직선 도선에 전류가 흐르면 그림 V-13에서 보는 바와 같이 자기장이 형성된다. 이때 자기력선의 모습은 도선을 중심으로 동심원 모양을 한다. 자기장B의 방향은 동심원을 그리는 자기력선의 접선 방향이므로 원의 중심(전류가 흐르는 도선)에서 지구자기장의 수평성분 Be를 따라 그은 직선상에서는 어디서나 직선 전류에 의한 자기장의 방향과 지구자기장의 수평성분이 서로 직각을 이룬다. 따라서 이 직선상의 한 곳에서 나침반 자침의 N극이 지구자기장의 수평성분과 θ의 각을 이룬다면 지구자기장의 수평선분의 크기 Be와 전류에 의한 자기장의 크기 B 사이에는 다음의 관계가 성립한다.

그런데 지구상의 어느 한 직역에서의 Be는 일정하므로 전류에 의한 자기장 B는 tanθ에 비례함을 알 수 있다.

◈ 직선도선으로부터 50cm이내에 있는 철제품(자성체) 및 전류가 흐르는 도선을 모두 치워라. 방안지에 직선도선으로부터 지구자기장의 수평성분에 평행인 직선을 그어라. 직선 도선으로 부터 5cm 떨어진 곳에 나침반을 놓고, 전원공급기를 조정하여 도선에 5A정도의 전류를 흘려보낸 다음 자침의 평향각 θ를 측정하라.

참고자료

· 대학물리학-대표역자:이춘우