헬름홀츠 코일에서의 자기장 측정 예비, 결과토의만

소개글

그림포함한 예비레포트와 결과레포트중 토의만 있습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목표
3. 실험 원리
4. 기구 및 장치
5. 실험 내용
6. 실험 방법
7. 토의

본문내용

1. 실험 제목 : 헬름홀츠 코일에서의 자기장 측정
2. 실험 목표
: 헬름홀츠 코일 배치에서의 자기장의 공간적 분포상태를 디지털 가우스 메터를 사용하여 측정한다.
3. 실험 원리
다음의 맥스웰 방정식으로부터
∮cHdl = I + ∬sDdS (1)
여기서 C는 영역S 주위의 닫혀진 곡선이며, 직류전류에서는 D=0이므로, 자기밀도 법칙은
∮c Hdl = I (2)
이것은 비오-사바르 법칙으로부터 특별한 목적으로 다음과 같이 쓰여지기도 한다.
<그림 2.5.1 원형 도선의 축을 따라 자기장의 세기>
dH (3)
여기서 ρ는 전도성분의 요소 dl에서 측정 점까지의 벡터이고, dH는 이들 두 벡터에 모두 수직이다.
원형 도체의 중심축을 따라 자기장의 세기는 식(3)으로부터 계산할 수 있다.
벡터 dl 은 r과 dH가 놓여있는 면에 수직이고, 그래서
(4)
dH은 반경 성분 dHr과 축 성분 dHz으로 해석된다.
dHz성분은 모든 dl에 대해서 같은 방향을 가지고 양이 더해진다. dHr은 쌍에서 서로 상쇄되어 없어진다.
그래서
Hr = 0 (5)
H = Hz = (6)
원형 고리의 축을 따라 자기장 밀도는
(7)
편평한 코일의 자기장은 감은 횟수 N에 (6)를 곱함으로 얻을 수 있다.
따라서, 거리 a떨어진 두 개의 동일한 코일의 축을 따라 얻어진 자기장 밀도는
(8)
여기서
z = 0일 때 자기 밀도는 a < R인 경우에 최대 값을 가진다. 그리고 a > R일 때 최소값을 가진다.
측정으로부터 알 수 있는 결과는 a = R일 때 아래의 영역에서 균일한 자기장 밀도를 보여준다.
-R/2 < z < +R/2
중간점에서의 자기 밀도 세기는
(9)

참고 자료

일반물리학실험