[현대물리학 실험] 자기유도(Magnetic Induction)

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목차

현대물리 실험 - 자기유도(Magnetic Induction)

1. 관련개념
2. 실험목적
3. 실험기구 및 장치
4. 이론
5. 실험장치의 구성 및 절차
(1) 구성
(2) 절차
6. 실험방법 및 결과
(a) 1차코일의 전류(자기장의 세기)와 유도 기전력과의 관계
(b) 1차코일의 진동수와 유도기전력과의 관계
(c) 유도코일의 감은 수와 유도기전력과의 관계
(d) 유도코일의 직경(단면적)과 유도기전력과의 관계
7. 논의

본문내용

수 있다. 따라서 A와 B가 결정되면 식(4)와 비교하여 자기장 상수 를 구하여 이론값과 비교한다.
직경(41mm), 감은수(300번), 진동수(10.7 kHz), 저항(3.5Ω), 전류(800μA)
전류(mA)
1
2
3
4
5
6
7
9
10
15
16
20
23
25
전압(mV)
18
26.7
39
46
55.5
64.0
73.0
99
103
187.5
204
237
252
260
Parameter Value Error
-------------------------
A 2.839126.20416
B 11.232550.47826
-------------------------
U = 11.23 I - 2.83912
1차 코일에 의한 자기장은
인 교류 전하이다.
(4)
기울기에 대해서 는
,
가 나오고,
이론값이 이므로,
(b) 1차코일의 진동수와 유도기전력과의 관계
: 고정된 1차코일의 전류에 대하여, 1차코일의 진동수 f변화에 대한 유도 코일의 유도기전기장 상수 를 구하여 이론 값과 비교한다.
그림 3. 1차코일의 진동수에 대한 유도기전력
직경(41mm), 감은수(200번), 진동수(10.7 kHz), 저항(2.2Ω), 전류(530μA)
진동수
(kHz)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
전압(mV)
20
27
32
38
44
50
56
63
69
75
ParameterValue Error
----------------------------
A 140.36151
B 6.066670.06424
-----------------------------
U = 6.06667 f + 14
(c) 유도코일의 감은 수와 유도기전력과의 관계
: 고정된 1차코일의 전류 및 진동수 f에 대하여, 유도 코일의 감은 수 변화에 대한 유도기전력과의 관계를 측정하여 표를 만들어 그림 4와 같은 log 그래프를 그린수, (a)와 같이 자기장 상수 를 구하여 이론값과 비교한다.
그림4. 유도 코일의 감은 수 변화에 대한 유도 기전력
(1차코일의 전류 및 진동수가 각각 30mA, 10.7kHz인 경우)
직경(41mm), 진동수(10.7kHz)), 전류(30mA)
감은수
100
200
300
전압(mV)
61
140.8
226
ParameterValueError
-----------------------------
A -9.066679.60359
B 0.7750.04446
-----------------------------
U = 0.775 n - 9.06667
(d) 유도코일의 직경(단면적)과 유도기전력과의 관계
: 고정된 1차코일의 전류 및 진동수 f에 대하여, 유도 코일의 직경 변화에 대한 유도 코일의 유도 기전력과의 관계를 측정하여 표를 만들어 그림 5와 같은 log그래프를 그린 후, (a)와 같이 자기장 상수 를 구하여 이론값과 비교한다.
그림5. 유도코일의 직경 변화에 대한 유도 기전력
(1차코일의 전류 및 진동수가 각각 30mA, 10.7kHz인 경우)
감은수(300번), 진동수(10.7kHz)), 전류(30mA)
직경(단면적)
26φ
33φ
41φ
전압(mV)
83
140
260
ParameterValue Error
-----------------------------------
A -234.85799 66.69176
B 11.87574 1.96777
-----------------------------------
U = 11.87574 n -234.85799
오차는
7. 논의
⇒ 이번 실험은 처음에 매뉴얼의 뜻을 이해하지 못해서, 실험장비 설치와 실험을 시작하기까지 많은 시간이 걸렸지만, 실험방법을 이해한 후에 실험 데이터 값을 얻는데는 그리 큰 어려움이 없었습니다.
그리고 이번 실험은 큰 코일에서 유도되는 코일자기장에 의해 작은 2차 코일에 측정되는 전압을 측정하는 실험으로써 실험을 할 때 작은 코일을 큰 코일 속으로 밀어 넣어 측정하는 실험이었습니다.
그 후에 보고서를 쓸 때 데이터 값의 데이터를 가지고 그래프를 그리고 그 기울기로 자기장 상수()를 구하고 이론 값과 비교하여 오차를 구하는 것이었습니다.
저의 보고서를 보면 오차가 많이 나는 것을 볼 수 있습니다.
그 이유로는 전압을 측정할 때 깊이에 따라 측정되는 전압이 약간씩 틀리게 되는 것입니다.
그리고 작은 코일들마다 길이가 다른 것도 하나의 이유가 되는 것 같습니다.
마지막으로 이번 실험을 통해서 자기선속을 통과하는 코일의 단위면적당 개수, 면적,작은 ,직경에 비례한다는 것을 알 수 있었습니다.

키워드

현대물리학 실험,   Magnetic Induction,   1차코일의 전류,   1차코일의 진동수,   실험이론,   유도기전력,   코일,   자기유도