[공학물리학실험]암페어 법칙(자기장 측정)

소개글

실험 과정은 다음과 같다.
1. 인터페이스 셋업
2. 직선도선 주위의 자기장 측정
3. 원형도선 주위의 자기장 측정
4. 솔레노이드 중심축에서의 자기장 측정

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
가. 직선도선, 원형도선 및 솔레노이드 코일에 전류가 흐를때 도선주위의 자기장의 세기를 측정하여 이론적인 자기장 분포 곡선과 일치하는가를 알아보고 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙이 성립하는가를 확인한다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 암페어의 법칙
암페어의 법칙을 사용하면 대칭성에 대해서 보다 간편하게 계산 될 수 있다.
암페어의 법칙은 닫힌 경로에 대하여 자기장 B에 대한 선적분을 표시한다.(아래와 같이)
이 적분을 계산하면 암페어의 법칙의 일반값을 알 수 있다.
오른쪽 그림은 화면을 뚫고 나오는 길고 곧은 도선을 나타낸 것이다.
이 도선에는 전류 가 흐르고 있다.
이 도선으로부터 거리 r만큼 떨어진 곳에서 만들어지는 자기장 B의 크기 B는 아래와 같다는 것을 알고 있다. 따라서 도선으로 부터 반지름 r만큼 떨어진 원의 둘레를 선적분의 경로로 택하면 적분 경로에 대하여 자기장 B는 같은 값을 갖는다. 그러므로 반지름 r인 적분 경로에 대하여 다음과 같은 값을 얻을 수 있다.
이제 이 적분 경로를 그림과 같이 일반적인 경로에 대해 계산해 보자.
적분경로를 미소길이 dl로 나누어 각 미소길이에 대하여 B×dl을 계산한 후 이를 모두 합하면 전체에 대한 값을 알 수 있을 것이다.

3. 실험 기구 및 장치
가. 실험 재료
1) 컴퓨터 및 인터페이스 장치, 파워앰프(Power Amplifier), 전원장치(15V-7A), 코드선
2) 직선도선(길이=40㎝, 도선굵기=4㎜), 환선 2개(반지름=4㎝, 3㎝, 굵기=2㎜), 환선용 어덥터
3) 솔레노이드(전체 감은수=2900회, 코일굵기=0.27㎜, 7겹)
4) 소형베이스(2개), A베이스 및 지지막대
5) 자기장센서, 홀더, 회전센서, 톱니막대, 리드선 3개, 랩잭, 버니어 캘리퍼

4. 실험 방법
가. 인터페이스 셋업
1) 인터페이스를 켠 다음, 컴퓨터를 켠다.

참고 자료

일반 물리학 실험, 일반물리학 실험교재 위원회, 국민대학교 출판부 2판 3쇄, p.200～205
Fundamentals of Physics 7th edition, Halliday, Resnick, Walker, Wiley
Principles of Physics, 10th Edition, JEARL WALKER, DAVID HALLIDAY, ROBERT RESNICK, 2014, 751p, 752p, 761p