일반물리학실험보고서-전류가 만드는 자기장

소개글

일반물리학실험보고서-전류가 만드는 자기장에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 질문 및 토의
10. 참고 문헌 및 출처

본문내용

E-06
9.74E-06
66.26%
2
9.4
4.41E-06
1.30E-05
66.02%
2.5
11.6
5.45E-06
1.62E-05
66.46%
전류 고리의 반경() : 0.09m
,
(mm)
(mm)
(V)
(T)
(T)
상대오차
0
0.000001372
0.032
1.50E-05
1.40E-05
7.60%
5
0.000001365
0.032
1.50E-05
1.39E-05
8.10%
10
0.000001347
0.031
1.46E-05
1.37E-05
6.17%
15
0.000001317
0.030
1.41E-05
1.34E-05
5.10%
20
0.000001276
0.029
1.36E-05
1.30E-05
4.82%
25
0.000001227
0.028
1.31E-05
1.25E-05
5.25%
30
0.000001171
0.027
1.27E-05
1.19E-05
6.33%
35
0.000001111
0.025
1.17E-05
1.13E-05
3.83%
40
0.000001047
0.024
1.13E-05
1.07E-05
5.75%
45
0.000000982
0.022
1.03E-05
9.99E-06
3.38%
50
0.000000916
0.021
9.86E-06
9.33E-06
5.71%
전류 =2.0A
,
6. 실험 결과
실험 1) 직선 전류에 의한 자기장
실험 2) 원형 전류 고리에 의한 자기장
7. 결과에 대한 논의
실험 1) 직선전류에 의한 자기장
첫 번째 실험에서 탐지코일과 도선의 거리를 0.02m로 하고 직선도선의 전류의 세기 를 0.5씩 증가시킬 때 탐지코일에서 측정되는 기전력 으로 도선에서 발생되는 자기장 를 측정하였다. 의 값은 식에 수치를 대입하며 구했으며 이론값은 에 대입하여 값을 구하였다. 실험값과 이론값(참값)을 비교해본 결과 대략 45%의 상대오차가 나왔다. 탐지코일과 도선의 거리가 0.02m로 올바르지 않아 두 번의 실험을 했는데도 오차가 상당히 크게 나왔다.
두 번째 실험에서는 전류를 2.0로 고정시킨 상태에서 탐지코일과 도선의 거리를 5mm씩 변화시키면서 를 구하였다. 첫 번째 실험과 마찬가지로 의 값은 식에 수치를 대입하며 구했으며 이론값은 에 대입하여 값을 구하였다. 각각의 자기장을 에 관해 그린 그래프에서 거리가 일정하게 증가함에 따라 자기장의 세기가 감소한다는 것을 볼 수 있었고 이를 통해 왜 를 그린 그래프가 기울기가 양인 직선을 나타내는지 알 수 있었다.
*거리가 멀어질수록 상대오차가 증가하는 이유
이 실험에서 r 값이 커지면서 상대오차가 급격히 증가하는데 이는 r이 작을 때는 직선도선에 의한 자기장이 커서 반대편 직선도선의 자기장의 영향이 작지만 r이 커지면 직선도선의 자기장이 작아져서 반대편 직선도선의 자기장의 영향을 크게 받기 때문이다. 그래서 상대오차가 r값이 커질수록 상대오차도 같이 커진다는 것을 알 수 있다.
실험 2) 원형 전류 고리에 의한 자기장
첫 번째 실험은 탐지코일을 원형 전류 고리의 중심에 위치시키고 원형도선의 중앙과 탐지코일의 거리()를 0으로 맞춘 후 전류를 0.5A씩 변화시켜 를 구하는 것이었다. 그리고 구한 를 가지고 의 값은 식을 사용하였으며 이론값은 식을 사용하여 자기장 이론값을 구하였다. 첫 번째 실험은 ‘실험1’의 첫 번째 실험과 마찬가지로 전류와 자기장이 서로 정비례하였다. 그래프는 직선을 띠어서 정비례한다는 사실을 알 수 있었지만 실험값과 이론값 간의 오차가 너무 컸다.
두 번째 실험은 전류로 고정하고 를 5mm씩 변화시키면서 측정했다. (mm)과 자기장의 관계를 그린 그래프에서 두 값이 서로 정비례함을 알 수 있었는데 이론을 통해서도 이므로 자기장이 와 비례함을 다시 확인할 수 있었다. 두 번째 실험에서는 그래프가 직선으로 나오지 않았지만 오차가 적었다.
8. 결론
이번 실험의 목적에는 페러데이의 유도 법칙과 비오-사바르의 법칙에 대해 배우는 것이다. 앙페르의 법칙인 식을 통해 ‘실험 1’에서 자기장의 이론값을 구하는 식인 을 얻었고 비오-사바르 법칙인 을 통해 ‘실험 2’의 자기장의 이론값을 구하는 식인 을 얻었다. 마지막으로 페러데이의 유도 법칙 식인 , 을 이용하여 ‘실험 1’과 ‘실험 2’의 자기장 실험값을 구하는 식인 를 구할 수 있었다.
*실험 1과 실험 2의 거리 재는 방법이 다른 이유
실험 1인 ‘직선 전류에 의한 자기장’에서는 거리에 따른 자기장을 구할 때 탐지 코일을 직선도선 왼쪽에서 오른쪽으로 움직여 를 구했지만 실험 2인 ‘원형 전류 고리에 의한 자기장’에서는 거리를 원형 전류 고리 정중앙에 탐지코일을 놓고 앞으로 움직였다. 실험 1에서 그렇게 위치한 이유는 사각형 도선의 전체가 아니라 사각형의 한부분인 ‘직선 전류’에 의한 자기장을 보는 것이므로 도선 바깥으로 탐지 코일을 위치시켰고 그래서 위치 변화를 오른쪽으로 하여 거리를 쉽게 측정 할 수 있게끔 하였다. 실험 2의 경우 원형 고리의 중심에 생기는 자기장을 구하는 것이 목표이므로 비오-사바르의 법칙을 이용하여 풀어야 한다. 즉 이 계산식은 고리 중심에서 자기장의 크기만 구할 수 있기 때문에 고리 중심에 탐지 코일을 두고 대신 위치를 앞뒤로 옮겼다고 할 수 있다.
이번 실험에서 오차가 크게 일어났는데 그 원인으로는
첫 번째, 진동수를 500Hz로 정확하게 맞추지 못했다는 점
두 번째, mm를 단위로 하였기 때문에 작은 거리를 옮겨야 했는데 작은 단위를 다루었기 때문에 옮기는 도중에 생긴 작은 차이에도 큰 오차가 생긴 점
세 번째, 전류를 정확하게 맞추지 못했다는 점
을 들 수 있다.
9. 질문 및 토의
1) 도선에 직류 전류를 흘렸을 때 도선 주위의 자기장을 측정하는 방법을 알아보자.
-교류 전원 장치 대신 직류 전원 장치를 사용해 도선에 전류를 흘리고, 기전력을 측정하는 멀티미터를 직류 전류에 맞게 설정하여 실험한 후 자기장을 계산한다.
10. 참고문헌 및 출처
1.일반 물리학 실험(제3판)
페이지/p.238~242(ch26. 전류가 만드는 자기장)
저자/대학교 물리학교재편찬위원회
펴낸곳/청문각
2.일반물리학실험(청문각) 사진:구글(www.google.com)3.일반물리학 실험실

키워드

전류가 만드는 자기장,   실험보고서,   결과보고서,   결과에 대한 논의,   실험결과,   결론,   질문 및 토의