전류가 만드는 자기마당 - 비오-사바르의 법칙과 앙페르의 법칙

소개글

전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 이 실험에서는 직선 도선에 전류를 흘리고 주위의 자기마당을 홀-센서를 사용하여 측정한다. 이때 전류의 크기, 방향 및 전류가 흐르는 도선으로부터의 거리, 위치에 따른 자기마당의 변화를 조사하여 각 변인에 따르는 의존성을 알아보고 비오-사바르(Biot-Savart)의 법칙과 앙페르(Ampere)의 법칙을 확인한다. 아울러서 자기마당을 측정하는데 이용하는 홀(Hall) 효과와 사각 코일 및 솔레노이드의 자기마당을 공부한다.

목차

1. 실험 목표
2. 이론적 배경
(1) 비오-사바르의 법칙
(2) 앙페르의 법칙
3. 실험 결과 및 분석
(1) 솔레노이드 중심에서의 자기마당 측정
(2) 사각 도선 고리의 위치에 따른 자기마당 측정
(3) 전류가 흐르는 사각 도선 고리의 한 직선 도선 부근에서의 자기장 벡터 그리기
4. Discussion

본문내용

1. 실험 목표

전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 이 실험에서는 직선 도선에 전류를 흘리고 주위의 자기마당을 홀-센서를 사용하여 측정한다. 이때 전류의 크기, 방향 및 전류가 흐르는 도선으로부터의 거리, 위치에 따른 자기마당의 변화를 조사하여 각 변인에 따르는 의존성을 알아보고 비오-사바르(Biot-Savart)의 법칙과 앙페르(Ampere)의 법칙을 확인한다. 아울러서 자기마당을 측정하는데 이용하는 홀(Hall) 효과와 사각 코일 및 솔레노이드의 자기마당을 공부한다.

2. 이론적 배경

(1) 비오-사바르의 법칙

전기장을 정의할 때와 같이 자기장을 정의한다면 F=Bq와 같이 자하(磁荷)에 미치는 힘과 관련한 장으로 생각할 수 있다. 그러나 전하량과는 달리 자기홀극은 존재할 수 없으므로 움직이는 전하에 대해서만 자기장을 정의할 수 있다. 비오-사바르의 법칙은 전류가 형성하는 자기장을 나타내는 법칙이며 자기장은 전선의 짧은 부분 ds 와 그 부분에서의 위치벡터 r 과의 외적으로 나타나는 벡터량이 된다. 그 크기는 전선의 방향과 위치벡터가 이루는 각이 θ일 때 전류에 비례하고 거리의 역 제곱에 비례하게 된다.


(2) 앙페르의 법칙

전기장이 쿨롱의 법칙뿐만 아니라 가우스의 법칙으로 구할 수 있는 것처럼 자기장에도 가우스의 법칙에 대응되는 법칙으로서 앙페르의 법칙이 있다. 앙페르의 법칙은 자기장을 폐곡선을 따라 적분한 값은 폐곡선 안에 흐르는 전류에만 관계한다는 것을 보여준다.

참고 자료

없음