코일의 자기장 측정 A+

소개글

코일의 자기장 측정 A+에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 실험목표
Ⅱ. 실험 준비
1.실험준비 및 진행 환경
2.실험준비물 및 간단이론
Ⅲ. 실험과정
※ 주의사항

Ⅳ.참고문헌
Ⅴ. 실험결과
가. 진공 진공투자율계산
나. 헬름홀츠코일 간격에 따른 주변 자기장 크기의 변화
Ⅵ.결과 분석 및 토의
Ⅶ.고찰
Ⅷ.참고문헌

본문내용

유도된다. 그 기본적인 이유는 솔레노이드를 이루고 있는 도선들에 의해 유도된 자기장 벡터들의 벡터합으로 생각할 수 있다. 솔레노이드의 길이가 무한하다고 가정한다면 앙페르의 법칙으로 쉽게 안과 밖에 유도되는 자기장의 세기를 구할 수 있다. 솔레노이드 내부의 자기장의 방향은 전류가 흐르는 방향으로 오른손의 엄지손가락을 제외한 나머지 손가락으로 감았을 때에 엄지손가락이 향하는 방향이다. 자기력선의 가장 큰 특징 중 하나는 전기력선과 달리 고리 형태를 이루어야 한다는 것이다. 공간에 놓인 점전하는 서로 갈라지는 전기장선을 만들지만 하나의 자기쌍극자는 고리형태의 자기장선을 만든다. 무한히 긴 솔레노이드에 적용시킨다면 솔레노이드는 바깥의 공간에 자기장을 형성시킬 수 없다. 실험적으로 보자면 긴 솔레노이드 밖의 자기장은 솔레노이드의 길이가 길어질수록 0에 수렴한다. 솔레노이드에서 앙페르의 법칙을 쓰면 한 단면적에서 어느 점에서나 자기장이 일정하다는 것을 보일 수 있다.유도된 식은 위의 언급되어있다.
[그림1. 솔레노이드코일의 유도자기장]
솔레노이드는 제조과정이 간단하고 경제성이 있어 일상 생활용품, 사무용품, 자동차부품 등 다양한 분야에 쓰인다.
2) 헬름홀츠 코일
헬름홀츠 코일을 두 개의 동일한 원형 코일로 이루어져 있다. 두 코일은 실험 영역을 사이에 두고 중심축을 공유하며 서로 나란하게 위치해 있다. 이때 두 코일 사이의 거리는 코일의 반경과 같으며 각각의 코일에는 동일한 세기의 전류가 동일한 방향으로 흐른다. 일부 기기에서, 지구 자기장을 상쇄시켜 자기장 세기를 0에 근사시키기 위해 헬름홀츠 코일을 사용하기도 한다.
[그림2.헬름홀츠 코일을 평면상에 나타낸 자기력선]
3) 파워서플라이(고전압 전원 공급기)
고전압 전원장치는 낮은 전위의 전압을 높은 전위의 전압으로 변환시키는 복잡한 전력 변환 회로이다. “고전압”은 계량적 표현이 아닌 상대적 개념의 용어지만, 일단 전압이 62Vdc 이상이 되면 신체에 피해를 입힐 가능성이 생기므로 적절한 안전조치를 취해야만 하며 Spellman 고전압 전원장치의 전형적인 출력전압은 1kV ~ 360kV이지만, 62V ~ 500kV 의 전압 범위가 제공된다. 고전압 전원장치는 DC 또는 AC 입력 전압으로 운용될 수 있다. DC 입력 전압은 낮은 전력(1 와트 ~ 125 와트)의 응용제품에 사용하기에 적합하고 AC 입력 고전압 전원장치는 설계에 따라 다양한 입력 전압으로 운용될 수 있다.
Ⅲ. 실험과정
(1) 측정하고자 하는 코일을 설치한다.
(2) 자기센서가 코일 내부에 잘 들어갈 수 있도록 연결해준다.
(3) 파워서플라이를 이용하여 전압을 걸어준다.
(4) 가우스 다이얼과 속도 조절 다이얼을 적당히 조절해 준다.
(5) 시작프로그램에 있는 센서랩 프로그램을 실행한다.
(6) 자이로스코프를 모터드라이버로 바꿔준다.
(7) 커넥트버튼을 눌러 센서와 연결해준다.
(8) 셋제로버튼을 눌러 화면에 출력되는 값을 0으로 만들어준다.
(9) 센서의 프로그램에서 시작버튼을 누른 후 무브 스위치를 작동한다.
(10) 측정이 끝난 후 데이터를 저장한다.
(11) 헬름홀츠 코일은 두 코일을 직렬로 연결한 뒤 위 과정을 반복한다.
※ 주의사항
· 솔레노이드 코일은 작은 흠집에도 쉽게 끊어질 수 있으므로 주의해서 보관한다.
· 전원을 켜거나 끄기 전에, 반드시 전압/전류를 0 으로 변경한다.
Ⅳ.참고문헌
[1]일반물리학실험(북스힐, 2003, 275p)
[2]일반물리학Ⅰ(북스힐, 2003, 420-445p)
Ⅴ. 실험결과
가. 진공 진공투자율계산
코일의 반지름 R
0.016m
코일 감은 수 N/길이 l
630회/0.020m=31500
코일에 흘려준 전류 I
2.0A
정중앙에서의 자기장의 세기B(0,0)
130G
[사진1. 실험1 시간-각도 그래프]
[사진2. 실험1시간-자기장 그래프]
나. 헬름홀츠코일 간격에 따른 주변 자기장 크기의 변화
1.a>R
코일사이간격:0.13m, 코일의 반지름 :0.057m N=110회 (6.1V 2.7A)
코일외부(왼쪽)
코일 가운데(중앙)
코일 외부(오른쪽)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
자기장(G)
14
20
17
4
1
5
16
20
18
코일외부(왼쪽)
코일가운데(중앙)
코일외부(오른쪽)
평균
[사진3. 실험2 시간-각도 그래프]
[사진4. 실험2시간-자기장 그래프]
2. a -코일사이간격:0.014m, 코일의 반지름 :0.057m N=110회 (6.1V 2.7A)
코일외부(왼쪽)
코일 가운데(중앙)
코일 외부(오른쪽)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
자기장(G)
13
20
10
7
5
8
15
20
13
코일외부(왼쪽)
코일가운데(중앙)
코일외부(오른쪽)
평균
[사진5. 실험3 시간-각도 그래프]
[사진6. 실험3 시간-자기장 그래프]
3. a=R
-코일사이간격:0.050m, 코일의 반지름 :0.057m N=110회 (6.1V 2.7A)
코일외부(왼쪽)
코일 가운데(중앙)
코일 외부(오른쪽)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
자기장(G)
14
24
19
22
19
22
19
21
14
코일외부(왼쪽)
코일가운데(중앙)
코일외부(오른쪽)
평균
[사진7. 실험4 시간-각도 그래프]
[사진8. 실험4 시간-자기장 그래프]
Ⅵ.결과 분석 및 토의
오차율을 구해보면
실험1에서
실험2에서
실험3에서
실험4에서 로 구할 수 있다.
Ⅶ.고찰
본 실험은 솔레노이드, 헬름홀츠 코일에서 자기장의 분포를 이해하고 시간 자기장 그래프를 그려볼 수 있었다. 솔레노이드는 식에 대입하여 오차율이 약 84%가 나왔다. 헬름홀츠는 a>R, a Ⅷ.참고문헌
[1]일반물리학실험(북스힐, 2003, 217p)
[2]일반물리학Ⅰ(북스힐, 2003, 415-428p)

키워드

물리학및실험,   건국대,   물리실험,   코일 자기장,   코일,   자기장,   솔레노이드,   실험