Magnetic field 결과 보고서

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이번 Magnetic field실험은 Biot-Savart 법칙을 이용하여 직선 도선에 전류가 흐를 때 주위에 생기는 자기장의 특성을 이해하고 전류밀도J 주위의 어떤 한 점에서 생기는 자기장의 특성을 확인하고 중첩원리를 이용하여 여러 개의 직선으로 이루어진 도체의 자기장을 측정 해보고 이론값과 비교해보는 실험 이었다.
우선 첫 번째 실험은 직사각형 도선 주위의 자기장을 측정 및 분포를 확인하는 실험이었다. 각 격자점에서 자기장을 측정하여 그 값을 토대로 그래프를 그려보았는데 보는 바와 같이 가장자리 부분에서 최고치가 나왔고, 도선 내부의 중앙부근에서의 자기장의 값이 제일 작았다. 가장자리의 자기장이 가장 큰 이유는 모서리에서 두변에 흐르는 전류에 의한 magnetic field가 superposition principle에 의해서 결합되어서 큰 효과를 보이기 때문이고 중앙에서 제일 작은 이유는 중첩과 거리의 반비례성질이가 가장 크다고 볼 수 있다. center 근방에서 조그만 범위로 약 0.24mT 로 local minimum을 형성하고 있음을 볼 수 있다. 자기장이 거리에 반비례하기 때문에 도선에 가까울수록 측정된 자기장의 값이 크게 측정되었는데 측정은 하지 못하였지만 도선 바깥에서는 도선에서 점점 멀어질수록 그 크기가 줄어들며 도선의 길이가 한계가 있으므로 중심이 자기장이 가장 세고 모서리로 갈수록 자기장이 약해질 것이다. 이것은 자기장이 상대적으로 중첩되지 못하였기 때문이다. 직사각형 주위의 자기장의 세기가 같은 grid point는 도선의 내부와 외부를 구분해서 생각해야 한다. 도선의 내부에서는 도선 4개에 의한 영향을 받으므로 자기장의 세기가 같은 point가 존재하지 않는다.

참고 자료

중급물리 매뉴얼
대학물리학/Raymond A. Serway; 대학물리학교재편찬위원회 옮김/ 북스힐 2000