[물리실험] 패러데이의 전자기이끎 법칙

소개글

패러데이의 전자기이끎 법칙 - 전자기역학 기반

목차

1. 실험목적

2. 배경이론

3. 장치 및 도구

4. 실험과정

5. 데이터 및 분석

6. 토의

본문내용

1. 실험목적
역사적으로는 전기와 자기 현상은 독립적으로 연구되어 왔고 서로 다른 근원을 갖는 것으로 간주되었다. 그러나 1820년 에르스텟에 의해서 전류가 흐르는 도선 주위에 자기마당이 형성되는 것이 발견되었고, 자연스럽게 그 역 즉, 자기 현상에 의해 전기 현상이 생기는지 여부에 대한 관심이 생겼으며, 마침내 1831년 패러데이에 의해서 존재함이 밝혀졌다. 즉, 코일 근처로 자석을 가져올 때 코일에 전류가 흐르는 것을 발견한 것이다. 패러데이의 전자기이끎 법칙은 자기다발의 시간에 따른 변화가 있을 때 주위 공간에는 그 변화율과 같은 크기의 기전력이 이끌리며, 이 이끌린(유도)기전력은 자기다발의 변화를 억제하려는 방향으로 생겨난다. 또, 유도된 전기마당은 전하에 의한 전기마당과 같이 마당내의 다른 전하에 전기력을 미친다. 결국 전기마당과 자기마당은 서로 형태를 바꿀 수 있고, 우리가 전기 현상, 자기 현상이라고 부르던 현상들은 전자기 현상이라고 할 수 있는 더 넓은 부류의 자연현상에 속해 있다는 것을 알게 된 셈이다.
이 실험에서는 패러데이를 따라서 간단한 실험을 통하여 전자기이끎 현상의 존재를 실감하고 또, 같은 규격의 직류 전동기를 벨트로 연결하여 돌림으로서, 자기마당 안에서 코일이 회전할 때 생기는 전위차를 조사하여 전자기이끎 현상을 정량적으로 이해한다. 부수적으로는 전자기 현상을 비롯하여 물리현상에서 자주 적용되는 상반 정리를 살펴보고 전동기에 대한 이해도 돕는다.
2. 배경이론
먼저 간단한 전동기의 구조를 살펴보기로 하자. 옆의 그림은 영구 자석에 의한 자기마당 안에서 감긴 줄토리(코일)에 전류가 흐를 때 줄토리에 생기는 돌림힘을 이용한 직류 전동기의 작동 원리를 보여주는 것이다. 직류전류가 흐르는 줄토리는 자기마당을 만들어 내며 마치 영구 자석과 같은 역할을 한다. 따라서 두 자석의 같은 극끼리 가까이 있을 때 돌림힘을 받아서 줄토리는 돌아간다. (a～c) 이제 (c)의 위치에서는 서로 다른 극끼리 가까이 있게 되므로 두 극은 서로 잡아당겨 더 이상 도는 것을 방해하나, 줄토리의 돌기 운동의 관성이 어느정도 벗어나게 하며(d) 또, 이때 줄토리의 접촉 단자(j)의 작용으로 줄토리에 흐르는 전류의 방향을 뒤집어 새로운 돌림힘을 계속해서 받도록 한다

참고 자료

없음