Inductance of Solenoids (솔레노이드의 유도용량)

소개글

Inductance of Solenoids (솔레노이드의 유도용량)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 초록

2. 실험개요

3. 실험이론

4. 실험방법

5. 실험결과 및 분석

6. 결론 및 고찰

7. 참고문헌 및 참고사이트

본문내용

크기와 Inductance의 관계를 알 수 있었다.
① ② ③
이를 통합하면 다음과 같다.
여기서 실험이론에서 구한 식을 살펴보면,
이므로, 와 가 상수이므로, 이번 실험에서 얻은 결론이 이론과 일치함을 알 수 있다.
이것을 통해 Inductance는 단지 솔레노이드의 기하학적 요소에만 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 이는 단진자의 주기가(실험 장소의 중력가속도를 고정시키면) 진자의 길이에만 영향을 받는 것과 일맥상통한다.
마지막 실험에서는 의 관계가 있음을 알 수 있었는데, 이는 저번 주 실험이었던 R-L-C 공진회로에서 구한 결과와 일치하는 결과이다.
(2) 고찰
아래의 그래프는 각 코일의 Inductance의 이론값과 실험값을 비교한 것이다.(여기서 이론값은 코일의 크기로부터 구한 값이고, 실험값은 공명진동수로부터 구한 값이다.) 4번과 5번 코일을 제외한 모든 코일에서 상대오차가 5% 안으로 나와 실험이 잘 되었다고 할 수 있다.
이번 실험에서 4번과 5번 코일의 경우 상대오차가 각각 7.79%, 9.72%로 다른 코일에 비해 오차가 컸다. 먼저 4번과 5번 코일은 그 길이가 105mm와 53mm로 다른 코일들에 비해 길이가 짧다. 우리는 이번 실험에서 솔레노이드 내부의 자기장은 균일하다고 가정하였다. 이것은 솔레노이드의 양끝에서 자기장이 균일하지 않고 꺾이는 현상을 배제한 것이다. 따라서 긴 솔레노이드의 경우에는 자기장이 균일한 부분이 많기 때문에 어느 정도 들어맞는다. 그러나 짧은 솔레노이드의 경우에는 그렇지 않다.
실제 솔레노이드의 경우 에서 이 정확하게 나오지 않고 정도가 될 것이다. 짧은 솔레노이드의 경우에는 내부 자기장이 균일하지 않다. 그래서 에서 비대칭인 B와 s가 을 이루기 때문에 B는 실제보다 작게 나온다. 결국 솔레노이드가 저장할 수 있는 에너지도 작아지게 되고 L의 값도 실제 값과 다르게 측정되는 것이다.
코일의 크기와 Inductance의 관계 중에서 길이와 Inductance의 관계가 가장 오차가 크게 나왔는데, 만약 5번 코일의 길이가 더 길었다면 에서 지수부분이 -1에 더 가깝게 나왔을 것이다. 그리고 전체적으로 생긴 오차도 내부 자기장이 균일하지 않았기 때문이라고 생각된다.
그리고 또 한 가지 오차의 원인으로 생각해 볼 수 있는 것은 코일 내부에 있는 저항이다. 이 실험에서는 원래 저항은 존재하지 않는다고 가정하고 실험을 수행하였다. 하지만 실제로 코일 내부에서는 저항이 존재하며 그 값이 코일의 표면에 명시되어 있었다. 저항이 존재할 때 오실로스코프에 측정되는 전압은 다음과 같다.
이 값은 R-L-C 공진 회로에서 측정되는 전압이며, 이와 같은 이유로 코일의 저항 때문에 오차가 발생하게 되었다고 생각해 볼 수 있다.
그리고 마지막으로 상호 유도 시킨 솔레노이드와 이번 실험에서 주된 관심사가 되는 솔레노이드 간의 구멍이 제대로 맞지 않아서 이런 오차가 발생했다고 생각해 볼 수 있다. 실험을 할 때 솔레노이드를 약간만 움직여도 곧 오실로스코프에 전압이 나타나지 않음을 알 수 있다. 이 구멍을 제대로 맞추면 더 상호유도가 잘 되었을 것이고 전압도 더 크게 측정되어 실험이 오차가 적고 원활하게 진행되었을 것이다.
7. 참고 문헌 및 참고 사이트
⑴ Fundamentals of physics 7th edition, Halliday, Resnick, Walker, 2005, p805~p806
p831~p834
⑵ 하이탑 물리 Ⅱ, 김종권, 이강석, p630~p634
⑶ 최신물리, 최종락, 신병현, 2004, p374~p376
⑷ 물리학과 교육 실험실 : http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/

키워드

솔레노이드,   유도용량,   감은수,   유도기,   Inductance,   감긴횟수,   상호유도,   인덕턴스