9-패러데이 실험

목차

1. 실험제목 : S-CA를 이용한 패러데이법칙 실험
2. 실험목적
3. 실험기구 및 장치
4. 이론 및 원리

본문내용

유도전류는 자체 자기장이 자기다발의 변화를 방햐하는 방향이 되도록 흐른다. 유도기전력은 유도전류와 같은 방향을 갖는다.
●기전력과 유도전기장
: 비록 자기다발이 변하는 고리가 물리적인 도체가 아니고 가상의 곡선이라도 자기다발의 변화에 의해 기전력이 생긴다. 변하는 자기장은 고리의 각 지점에 전기장 를 만들고, 이때의 기전력은 와 다음과 같이 관련이 있다.
=
(여기서 적분은 닫힌 경로를 따라 한다.)
위의 식으로부터 Faraday의 일반적인 형태를 다음과 같이 쓸 수 있다.
(Faraday 법칙)
이 법칙의 핵심은 변하는 자기장이 전기장을 유도한다는 것이다.
5. 실험방법
① 그림3)과 같이 실험장치를 준비하고, DC 모터를 직류전원공급장치에, AC 출력단자 S-CA server전면의 입력단자 CH A에 연결한다.
② 직류전원공급장치의 직류전원 조절단자를 반시계방향으로 끝까지 돌려 놓는다.(직류전원의 출력을 0으로 한다.)
③ S-CA Server의 전원스위치를 켜고 컴퓨터에 연결, 인터페이스 분석-스코프 보기를 실행한다.
주의 S-CA 서버는 전원을 켠 상태에서 컴퓨터에 연결해야 인식된다.
④ 직류전원 조절단자를 이용하여 전동기를 구동시키고, 시작버튼을 클릭 스코프상에 출력되는 화면을 관찰한다. 그림4) 와 같이 정상적인 교류 신호가 출력되는지 확인하고, 실험하기 좋은 화면을 설정한다.
⑤ 공급한 전압에 따라 발생한 출력전압의 파형을 관찰하고 주기 및 파형의 최대 최소값의 차이를 측정한다. 이 때 출력되는 전압을 멀티미터로 특정하여 둔다.
참고 전압에 따른 출력의 변화 그래프를 그리기 위하여 5개 이상의 포인트가 필요하므 로 전압을 낮은 쪽에서 서서히 조정한다. 전압은 0~9V 사이로 한다.
하나의 화면을 결정하면 정지 버튼을 클릭하고, 정지된 화면에서 커서 X, A를 이용하여 경로차를 구한다. 이 때 파워써플라이의 전원은 꺼둔다.
주기는 화면상 가능한 여러개의 파를 한꺼번에 측정하여 파의 수 만큼 나누어 구하는 것이 오차를 줄이고 좀 더 정확히 측정할 수 있다.
멀티미터로 전압을 측정하는 것은 스코프 상에 출력되는 전압과 비교하기 위한 것으로 멀티미터상의 값은 rms값이라는데 주의하자.
⑥ 전압을 달리하여 5개 이상 측정하고 각속도와 최대전압 (파형의 최대값과 최소값의 차/2)를 구한다.
⑦ 위에서 구한 각속도와 전압의 그래프 또는 )를 그린다. 이를 식(5)와 비교 선형적으로 주어지는 확인한다.
⑧ 실험기기의 출력단자를 DC에 연결, 그림5)와 같이 정상적으로 출력되는지 확인하고 같은 방법으로 각속도와 최대 전압을 측정한다.
⑨ 각속도와 전압의 그래프를 그리고 식(8)과 비교 선형적으로 주어지는 확인한다.
⑩ 자석을 바꾸어서 위의 실험을 반복한다.
6. 예상결과
자기장 안에서 회전하는 코일을 통하여 전자기 유도 현상을 확인하고, 이 때 발생하는 전위차를 측정한다. 그리고 패러데이의 유도 법칙을 이해한다.
AC단자, DC단자로 나누어 실험하여 와 관계로 를 구하고 전압()와 각속도의 관계를 그래프로 나타낼 수 있다.

키워드

패러데이 실험,   실험,   유도법칙