전자기력 결과보고서

소개글

전자기력 결과보고서 입니다

목차

□ 목적

□ 이론

□ 실험장비

□ 실험방법

□ 실험결과

□ 고찰 및 검토

본문내용

□ 목적
Helmholtz coil안에서 전자의 운동을 관측하여 자기장 안에서 하전입자의 운동을 이해한다.

□ 이론
○ 로렌츠의 힘의 법칙
자석이 쇠를 끌어당기는 것이나 나침판이 북쪽을 가리키는 것은 자기적인 현상으로 움직이는 전하가 개입되어 있다. 전하가 움직이지 않더라도 나타나는 전기적인 현상과는 달리 전하가 움직일 때만 나타나는 자기적인 현상은 일견 서로 관련성이 없어 보이지만 상대성 이론에 의하면 동등한 현상임이 설명된다.

그림. 도선고리에는 전류가 유도되어 흐른다.
자석끼리 당기거나 밀어내는 힘의 근원은 흐르는 두 전류가 서로 힘을 작용하는데서 기인한다. 이는 한 전류가 자기장을 만들고 자기장의 분위기에 놓여있는 전류가 힘을 받는 것으로 이해할 수 있다. 자기장이 있을 때 움직이는 전하가 받는 힘은 다음과 같은 로렌츠의 힘의 법칙으로 표현된다.
여기서 전하 는 속도 로 움직이며 이 속도가 없으면 자기력을 받지 않는다는 것을 알 수 있다. 또한 전하는 전기장에 의한 힘을 받고 있으므로 전기장과 자기장이 공존할 때의 힘은 아래와 같다.

○ 자기력에 의한 등속 원운동
속도 v의 전자가 전자의 운동 방향에 대해 수직으로 형성된 자기장 속으로 들어가면 Lorentz 힘 를 받게 되어 힘을 받는 방향은 운동방향과 자기장의 방향에 수직이다. 한편 v와 B가 서로 수직이므로 힘의 크기는 evB이고 또한 B가 균일하게 형성되어 있을 때에는 그 크기가 변하지 않는다. 항상 전자는 진행방향에 수직으로 일정한 힘을 받으므로 등속 원운동을 하게 된다. 이때 원운동의 반경 r, 질량 m, 자기장 B, 속력 v 사이의 관계는 다음과 같다.

자기장으로 들어오기 전에 퍼텐셜 에너지 인 전기장에 가속이 되었다면

이고 위식을 이용하여 v를 소거하면

이 된다.

참고 자료

형설출판사 물리학및실험