현대물리학 실험 - 직선도체 외부에서의 자기장(Magnetic Field)

소개글

현대물리학 실험 - 직선도체 외부에서의 자기장(Magnetic Field)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

없음

본문내용

경우)
그래프로부터 직선의 기울기 S를 구하고 식(3)과 비교하여, S(=) =로부터 를 구하여 이론값과 비교한다.
거리역수
()
200
100
66.7
50
40
33.3
자기장
(mT)
3.58
1.70
1.25
1.00
0.74
0.61
ParameterValue Error
--------------------------------
A 0.0493 0.048
B 0.01752 4.81361E-4
---------------------------------
이 되고,
이므로
가 된다.
(c-1) 전류가 같은 방향으로 흐르는 두 평행한 도체에 있어서, 두 도체를 결합하는 한 Line에 대하여 한 도체의 거리 함수로서의 자기장 결정:
z-방향으로 평행하게 놓인 두 도체에 대하여 같은 방향(p=1) 혹은 반대 방향(p=-1)으로 전류 I가 흐르는 경우, 그림 5와 같이 Q점에서는 자기장 의 두 성분 , 가 생기므로 자기장의 중첩을 일으킨다.
그림으로부터 와 는 각각
가 된다.
그림5. 두 도체 1과 2에 의한 자기장
.이 때 x-축 위의 Q점에 대하여 이므로 가 된다. 한 positive 값이며 negative 자기장의 reflection으로부터 생긴 것이다.
그림 6. 한 도체로 부터의 거리의 함수로서 x-축에 관한 두 평행도체의 자기장 성분
(두 도체의 전류가 같은 방향일 경우)
또한 r=-5mm에서 자기장의 값이 서로 다른 이유는 (그림 6) 도체 1과 2에서 자기장의 가법중첩(additive superposition) 및 감법중첩(sub-tractive superposition)때문이고, r=5mm와 비교하여, r=65mm에서 도체 1에 비하여 도체 2에서 자기장이 증하가는 것은 도체 1과 2사이를 연결하는 부근의 저항 때문에 도체 2의 전류 밀도가 더 크기 때문이다. 결국 도체 2를 넘어서(r=75mm), 도체 3의 영향은 무시할 수 있게 된다.
전류가 같은 방향으로 흐를 경우 자기장은 두 도체 사이에서 서로 중첩에 의해 , 약화된다.
실험에서 자기장은 도체를 Z축으로 잡으면 XY평명에 형성 되는데 X의 거리를 00으로 놓았으므로 y측의 거리에 따른 자기장만을 고려하면 된다.
가 y방향의 자기장이며, 여기서 b는 두도체중 한 도체(오른쪽 도체)로 부터의 거리, d는 도체 사이의 간격, p는 전류의 방향을 나타내며 같은 방향일 때 1, 다른 방향일 때 -1이다.
식으로부터 p=1에 대하여 두 도체 사이에서는 b가 음의 값이 되므로, 자기장은 중첩에 의하여 약해지게 됨을 정성적으로 알 수 있다.
첩에 의하여 약해지게 됨을 정성적으로 알 수 있다.
b = -d 부근에서 보다 b = 0에서 자기장이 더 큰 이유는 도체 1과 2를 연결하는 부근의 저항 때문에 오른쪽 도체의 전류밀도가 더 커지게 되기 때문이다.
거리
(mm)
-2.5
-1.5
-1.0
-0.5
1
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
자기장(mT)
0.02
0.05
0.13
0.83
0.38
0.21
0.09
0.06
0.04
0.03
0.04
거리
(mm)
4.5
5.0
5.5
6.0
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
자기장(mT)
0.06
0.08
0.27
1.27
1.04
0.46
0.26
0.16
0.11
0.07
0.06
(c-2) 전류가 반대 방향으로 흐르는 두 평행한 도체에 있어서, 두 도체를 결합하는 한 Line에 대하여 한 도체의 거리 함수로서의 자기장 결정
전류가 반대 방향으로 흐르는 두 평행한 도체일 경우(그림7) 위(c-1)와 같이 영역에서 자기장을 강화시킨다. 두 도체 이상의 영역에 비하여, 두 도체 사이의 영역에선 자기장을 강화시키는 것이 명확하게 나타난다.
그림7. 한 도체로 부터의 거리의 함수로서 x축에 관한 두 평행도체의 자기장 성분
(두 도체의 전류가 반대 방향일 경우, I=107A)
반대 방향으로 흐를 경우 아래의 식
에서 p=-1
이고, 도체상이에서 b는 음의 값이므로 중첩에 의해 자기장을 강화 시키게 됨을 정상적으로 알수 있다. 그래프에서 전류가 같은 방향으로 흐를 때와 비교하면 자기장이 강화된 것을 알 수 있다.
거리
(mm)
-2.5
-2.0
-1.5
-1
0.5
1
1.5
2.0
2.5
3.0
자기장(mT)
0.11
0.12
0.27
0.66
1.55
0.82
0.48
0.40
0.26
0.20
거리
(mm)
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
8.0
8.5
9.0
9.5
자기장(mT)
0.26
0.36
0.57
0.88
1.40
1.73
1.93
1.33
1.04
0.9
7. 문제
다음 각 경우의 자기장을 구하여 보라.
1. 직선도체 가까이의 한 점에서의 전류변화에 따른 자기장
2. 직선도체로 부터의 거리 변화에 따른 자기장
3. 전류가 같은 방향으로 흐르는 두 도체를 연결하는 선을 따라 한 도선으로 부터의 거리 의 함수로 나타낸 자기장
4. 전류가 다른 방향으로 흐르는 두 도체를 연결하는 선을 따라 한 도선으로 부터의 거리의 함수로 나타낸 자기장.
⇒ 앞부분의 실험방법 및 결과에 답변이 나옵니다.^^
8. 토의
이번 실험은 장비 고장으로 인하여 여러번의 실험시간외에도 관련자료 조사와 여러 번의 실험 끝에 얻어진 값진 결과 값입니다.
이번 실험에 대하여 간략하게 말하자면 직선도체에 전류가 흐를 때 자기장을 거리에 따라 계산하고, 두 도체에서 전류가 같은 방향 혹은 반대 방향으로 흐를 때 자기장의 보강 및 상쇄를 알 수 있는 실험이었습니다.
실험을 통해서 알 수 있었던 사실은 자기장은 거리에 반비례하며 전류에 비례한다는 것입니다.
특히 같은 방향으로 전류가 흐를 때 두 도체 사이의 자기장은 반대 방향으로 형성되어 다른 바깥쪽에 있을 때 보다는 낮은 자기장을 보이며 반대로 흐르는 도체의 전류에 의한 자기장은 두 도체 사이에서는 바깥쪽에서 측정된 자기장보다 높은 것을 알 수 있었습니다.
실험에서 오차가 생긴 원인은 거리를 젤 때 정확한 눈금자를 준비하지 못하였는 것이 오차의 원인이 되었는 것 같습니다.
그리고 여러번 실험을 하면서 자기장이 완전히 사라지기 전에 또 다시 실험을 시작하였던 것도 오차의 원인이 된 것 같습니다.

키워드

현대물리학 실험 ,   직선도체 외부 ,   자기장(Magnetic Field),   직선도체 외부에서의 자기장(Magnetic Field)