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[자연과학]일반 물리학 실험 - 자기 유도 측정(measurement) 실험

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작성일18-05-04 23:35

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2. 실험 기구
유도 코일(SG-6174), 연철 봉, 검류계(SG-6174) : , 직류 전원 장치, 연결선(4)

3. 기본 원리
도선에 전류가 흐르면 도선 주변에 자기장이 형성 된다 이때 유도되는 자기장은 전류가 흐르는 방향으로 엄지 손가락을 위치하고 오른손으로 감싸 쥐었을 때, 나머지 손가락이 가리키는 방향으로 자기장이 형성된다

원형 코일과 솔레노이드에서의 자기장 또한 오른손의 법칙에 의해 다음과 같은 자기장이 형성된다
솔레노이드에 전류를 흘려주면 자기장이 형성되어 자석의 N극과 S극과 같은 효과(效果)를 나타낸다.

a)와 같이 자기력선이 증가할 때는 자기력선을 감소시키는 방향으로 유도 전류가 발생하고,
b)와 같이 자기력선이 감소할 때에는 자기력선을 증가시키는 방향으로 유도 전류가 발생한다.
코일 내부에 자석의 변화에 따른 유도 전류의 생성은 다음과 같다.
※ 자석의 대용으로 전원을 연결한 1차 코일을 이용하여도 됨.
1차 코일을 이용하여 실험 시에는 전원의 방향에 따른 1차 코일의 자기장의 방향을 잘 고려 해야한다.
③ 자석의 극성을 달리하여 앞의 실험을 반복한다.
④ 자석의 세기를 달리하여 앞의 실험을 반복한다.
2차 코일은 1차 코일에 의한 자기장을 감소시키는 방향으로 전류가 흐르게 된다

b) 1차 코일의 전원을 차단하면 자기장이 감소한다. 그리고 그 축을 축으로 보아 구한 것이다. (2)식에서 으로 놓고 방정식의 오른쪽 항에 을 곱하면 자기장은

(3)

이다.

자석을 고정시키고 도선을 이동시킬 때에도 같은 현상이 일어난다.
② 1차 코일에는 스위치를 직렬 연결하여 전원 공급장치에 연결한다. 여기서는 작은 코일 주위에서의 자기장을 이라 하였다.
② 2차 코일에 자석의 극을 꺼내면서 검류계 눈금의 방향과 세기를 측정 기록한다. 이 식은 다시

(6)

로 바뀐다.

두 개의 코일에서 유도전류에 대해 알아보자.

a) 1차 코일의 전원을 넣으면 자기장이 증가한다.
변화하는 자기장과 유도 기전력 사이의 관계는 다음과 같다.” 라는 Lenz의 법칙에 의한다.

` 코일의 상호 유도 `
① 본 실험을 시작하기 전에 전원의 방향에 따른 1차 코일의 자기장의 방향을 잘 고려하여 측정 기록하여라.
② 1차 코일을 2차 코일에 삽입하기 전의 상태에서
실험결과/물리


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다.

( : 유도기전력, : 자기선속) (1)

위의 식에서 음의 부호는 “유도 기전력은 유도전류를 발생시키는 자기선속의 변화와 반대 방향이다.
순서


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1. 목적
자기 유도의 원리를 익히고 실험 적으로 확인한다. 2차 코일은 1차 코일에 의한 자기장을 증가시키는 방향으로 전류가 흐르게 된다

이제 상호 인덕턴스에 관하여 논의하여 보자.
두 코일의 반지름 과 가 그 크기가 일 때 상호 인덕턴스 을 구해보자.
큰 코일에 전류 를 흐르게 하면 주위에 자기장 이 …(생략) 형성된다 코일 중심에서의 자기장 의 값은 다음에서 구할 수 있따

(2)

위 식은 자기쌍극자로서의 폐곡선전류 주위에서 만들어지는 자기장을 표현하고 있따 이 것은 대칭성의 결여 때문에 Ampere법칙을 사용할 수 없고 Biot-Savart 법칙을 사용해야 한다. 이 때 작은 코일에 대한 연계자속은

(4)
이다.
4. 실험 방법
` 기본 설치 `
① 2차 코일에 검류계를 연결한다. 1차 코일에 의한 2차 코일의 상호유도 은

(5)

로 定義(정이)한다. 전원 공급장치의 대용으로 건전지를 이용하여도 됨.

` 자기력선속의 변화에 따른 유도 전류 `
① 2차 코일에 자석의 극을 삽입하면서 검류계 눈금의 방향과 세기를 측정 기록한다.

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