전류가 만드는 자기장 예비보고서

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부산대, 일물실,일반물리학실험

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작성일: 2011년 11월12일
1. 실험 목적

교류전류가 흐르는 도선에서 발생하는 자기장을 탐지 코일에 유도되는 기전력을 측정하여 구한다. 이로써 직선도선, 원형도선 주변 및 솔레노이드 내부의 자기장 세기의 분포를 구하고 Faraday 유도법칙과 Biot-Savart 법칙에 대해 배운다.

2. 실험 원리

[1] 기존 이론
1.전류가 만드는 자기장
Ampere 고리 내부의 알짜전류를 라고 하면 Ampere 법칙은 다음과 같다.
(29.1)
여기서 는 투자 상수이며, 그 값은 4 이다.

1-1. 긴 직선도선에 흐르는 전류가 만드는 자기장
그림 29.1와 같이 전류 i가 흐르는 무한히 긴 직선도선을 중심으로 반지름이 r인 Ampere 고리에서 자기장의 크기 B는 고리 위의 모든 점에서 같다. 길이요소 의 방향을 그림과 같이 잡고 반시계방향으로 적분하여 Ampere 법칙을 적용하면 를 얻는다. 즉,
(29.2)

1-2. 원형 전류고리가 만드는 자기장
그림 29.2는 전류 I가 흐르는 반지름 R인 원형도선의 뒤쪽 반이다. Biot-Savart 법칙과 오른손법칙에 의하면 P점에서 전류요소 가 만드는 자기장 는 와 에 모두 수직하므로 지면과 같은 평면에 있고 그림과 같은 방향을 갖는다.
를 중심축에 평행한 성분 과 수직한 성분 로 나누면 고리의 모든 전류요소에 대해 수직성분 의 합은 대칭성에 의해 0이 된다. 따라서 P점에서의 자기장은 축에 평행한 성분만 남는다. 그림 29.2의 에 대해 Biot-Savart 법칙을 적용하면 자기장은

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