코일의 자기장 실험

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 암페어 법칙
2) 자기장의 크기
3) 자기장의 방향

3. 실험 장치

4. 실험방법
1) 데이터 수집 실험
2) 결과 분석

5. 생각해보기

6. Reference

본문내용

실험 목적
코일의 중심으로 전류가 흐를 때 코일의 중심의 자기장 세기를 측정하고 암페어 법칙을 확인해 본다.

실험 이론
암페어 법칙
암페어 법칙은 닫힌 경로에서 B ⃗∙ds ⃗의 선적분은 μ_0 I와 같고 여기서 I는 닫힌 경로에 의해 둘러싸인 임의의 면을 통과하는 전체 정상 전류이다. 암페어 법칙은 정상 전류에 대해서만 성립하고 매우 대칭적인 전류 분포 형태에 의한 자기장을 계산하는데 유용하다. 이렇게 자기장을 계산하기 위해서는 다음 조건 중 하나 이상을 만족하는 적분 경로를 설정해야 한다.
1. 대칭에 의해 자기장의 값이 경로의 일부에서 일정하다.
2. B ⃗와 ds ⃗가 평행해서 스칼라곱이 간단히 Bds로 표현될 수 있다.
3. B ⃗와 ds ⃗가 수직이어서 스칼라곱이 0이된다.
4. 경로 일부의 모든 점에서 자기장이 영이 된다.
자기장의 크기
자석의 힘이 미치는 공간을 자기장이라고 한다. 자기장은 B로 나타내는 자속밀도와 H로 나타내는 자기장이 있다. 자속밀도 B의 단위는 테슬러이고 T로 나타낸다. 1T = Weber/m² 이다.
자기장의 방향
전류가 흐르는 원형 도선 주위에 생기는 자기장의 방향은 원형 도선의 각 부분을 직선 도선으로 생각하여 자기장의 모양을 생각할 수 있다. 자기장의 방향은 아래 그림과 같이 오른손 엄지손가락의 방향을 전류의 방향으로 향하게 했을 때, 나머지 네 손가락의 방향이 된다. 자기장의 세기는 전류의 세기에 비례하고, 원형 도선 안쪽의 자기장이 바깥쪽보다 세다.

실험 장치
① 자기장 센서 ② 직류전원 ③ 코일 ④ 광학벤치 ⑤ 멀티미터
⑥ Rotary motion 센서 ⑦ 사이언스워크샵 인터페이스

실험방법
１ 데이터 수집 실험
1.1 한 개의 코일 실험
① 코일의 반지름과 감은 도선의 수를 측정하고 기록한다.
② 센서의 ‘RADIAL/AXIAL SELECT SWITCH’를 클릭하여 ‘AXIAL’로 맞춘다.

참고 자료

https://ko.wikipedia.org
http://terms.naver.com
http://doopedia.co.kr