헬름홀츠 코일을 이용한 자기장과 자기력 측정 예비보고서

본문내용

비례상수는 의 값을 가지며 는 진공의 투자율이라 한다. 벡터 dl은 도선벡터라 하며 크기가 미소길이 dl이고 전류가 흐르는 쪽으로 그은 도선의 접선방향을 향하는 벡터로 정의된다.
◎솔레노이드
자기장을 발생시키는 실제적인 기구로서 솔레노이드를 들 수 있다. 솔레노이드는 전기회로에서 쓰이는 인덕터와 같은 구조를 갖고 있다. 아래그림과 같이 전기도선을 여러번 나선형으로 길게 감아 놓은 모습이 솔레노이드인데 이때 길이가 반경보다 충분히 길어야 한다. 솔레노이드에서 감아놓은 도선 바깥쪽의 자기장은 서로 상쇄되는 효과 때문에 매우 미약하고 내부에서는 자기장이 서로 합쳐져서 강한 자기장이 형성된다. 솔레노이드에서 암페어의 법칙을 그림에서와 같은 임의의 직사각형에 적용하면 의 관계식을 얻는다. 자기장에 직각인 선분에서의 적분 값은 0이고 솔레노이드 바깥부분의 자기장은 매우 미약하므로 무시하였다. 따라서 내부자기장의 세기는 이 되고 방향은 오른손 법칙을 따른다. N/l을 단위길이당 도선의 감긴 수 또는 도선 밀도라고 하고 n으로 나타내면 위식을 다시 정리하여 로 쓸 수 있다. 한편 위의 직사각형을 중심에서 바깥쪽이나 안쪽으로 이동하여도 결과에는 변함이 없으므로 솔레노이드 내부의 자기장의 세기는 일정함을 알 수 있다.
5. 실험 방법
1>실험 받침대를 수준기를 보며 수평을 맞춘다.
2>전류천칭을 회전 고정 지지대 사이에 연결한다.(회전이 원활하도록 고정나사를 적당히 조인다.)
3>전류천칭과 실험대에 설치된 코일에 전원장치를 연결한다. 별도의 전류계가 있는 경우에 전류계를 같이 연결한다. 이때 각 코일이 직렬 배치가 되도록 연결한다.
4>전류천칭과 코일에 전류를 흘려보아 전류천칭이 올라가는 방향으로 전원을 연결하고 전류를 0으로 하였을 때 전류천칭이 원래의 위치로 되돌아오는지 위치 검출계를 사용하여 확인한다.
5>전류가 0으로 되었을 때 전류천칭의 위치가 원래대로 온다면 전류천칭에 무게를 가하기 위한 나사 추를 전류천칭의 나사걸이 홈 준에서 1번에 꼽고 전류 천칭에 흐르는 전류의 원형코일에 흐르는 전류를 조절하여 원래의 수평위치를 맞춘다. 전류천칭의 나사추걸이의 위치가 S라면 BC전류가 흐르는 곳의 거리를 d라 하면 평형조건에서 가 성립하기 때문에 F를 구할 수 있다.
6. 참고문헌
일반물리학. 일반물리학교재편찬위원회. 청문각. p.311~339. 354
새로운 물리학 개론. 한빛지적소유권센터. 서동원. p.214~216

키워드

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