아주대학교 일반물리학 실험 결과보고서 실험19 전자기 유도와 Lenz의 법칙 2019년 1학기

소개글

아주대학교 일반물리학 실험 결과보고서 실험19 전자기 유도와 Lenz의 법칙 2019년 1학기에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

해석 할 수 있다.
질문 5. 과 은 과 비교하면 어떠한가?
먼저 =1.312 일 때 =2 가 나왔고. =0.382 일 때 =0.5 가 나왔다. 800회 감은 코일과 400회 감은 코일을 가지고 비교했을 때는 이론값 2 보다 작은 값 1.312가 나왔고 200회와 400회 감은 코일을 비교했을 때는 이론값은 0.5 측정 값은 0.382로 그 오차가 각각 34.4%, 23.6%로 작게 감은 코일을 비교했을 때가 오차가 더 작게 나왔다. 그 의미는 누설되는 자기선속이 더 적어서 이론값과 더 비슷하게 나왔다고 해석할 수 있다.
질문 6. 위의 그림들이 Lenz의 법칙과 일치하는지 설명하여라.
렌츠의 법칙은 자기력선의 증가를 방해하는 방향으로 자기력선이 생기도록 유도전류가 흐른다. 따라서 N극을 코일에서 멀리하면 코일을 지나는 자기력선이 감소하고 자기력선의 감소를 방해하는 방향으로 자기력선이 생기도록 유도전류가 흐른다. 반대로 S극을 코일에서 멀리하면 코일을 지나는 자기력선이 증가하여 자기력선의 증가를 방해하는 방향으로 자기력선이 생기도록 유도전류가 흐른다. 따라서 두 그림 모두 렌츠의 법칙을 잘 만족하고 있다.
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의
실험1.
이 실험은 코일1과 코일2로부터 전자기 유도를 하여 그 때의 전압과 전류를 측정해 보는 실험이다. 그 결과 유도된 전압은 원래 전압보다 위상이 약정도 차이가 남을 확인 할 수 있었으며 전류와 넣어준 전압은 거의 비슷한 주기임을 확인할 수 있었고 유도 전압은 원래 넣어준 전압보다 그 크기가 작음을 그래프로 확인할 수 있었다.
실험2.
실험1로부터 유도된 전압의 크기를 증가시키기 위해 철심을 넣어 전압을 측정해 보는 실험이다. 강자성체인 철심을 넣게되면 철심이 없는 경우에 비해 자기유도를 통해 생성된 자기장은 약 5000~6000배 정도 강해진다. 그래프를 보면 확실히 철심을 넣고 유도된 전압이 넣지 않았을 때 보다 대략 2배 정도의 전압이 측정되었다.
실험3.
이번 실험은 코일의 감긴 횟수를 달리하여 유도된 전압을 비교하는 실험이다. 두 개의 감긴 횟수를 달리한 코일을 두 개로 전압을 측정하여 그 때의 전압비와 코일의 감은 횟수의 비, 권선비를 비교하였는데 이론적으로 권선비와 전압비는 서로 같게 나와야한다. 하지만 그렇지 않은 이유는 누설되는 자기선속이 생겨서 그렇다고 볼 수 있다. 200회와 400회, 400회와 400회, 400회 800회에서 각각 전압비와 권선비를 비교해보면 감긴 횟수가 많을수록 오차율이 23.6%, 32.1%, 34.4% 로 점점 커졌다. 그 의미는 감긴 횟수가 많아질수록 누설되는 자기선속이 많아서 그렇다고 해석할 수 있다.
실험4.
이 실험은 원형코일에 N극과 S극을 멀리하며 그 때의 전압을 측정하는 실험이다. 원형코일에 전류를 가하면 자기장이 생기고 이때 N극을 멀리하면 원형코일을 지나는 자기력선이 감소하게 된다. 이 때 자기력선의 감소를 방해하는 방향으로 자기력선이 생기도록 유도 전류가 흐르게 된다. 따라서 그 결과 측정된 피크의 전압은 0.285V 로 음의 방향이 나왔다. 즉 유도기 전력이 음의 방향이라는 것은 다음 그림과 같이 아랫방향임을 말해준다. 같은 실험을 S극으로 바꿔주면은 정반대의 결과가 나오게 되고 즉 자기력선의 증가를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐르게 되어 피크의 전압은 +0.251V 로 양의 방향이 나왔다. 따라서 그림과 같이 윗방향임을 말해주고 이 실험 결과는 렌츠의 법칙, 자기력선의 증가, 감소를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐르는 것을 잘 보여주고 있다.
[3] 참고문헌
1. 박형주, 12판 물리학 실험, <아주대학교 출판부> pg 169~175 2018

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