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| 소개글 |
암페어의법칙 |
| 요약 |
암페어의 법칙
* 실험목표
원형도선, 직선도선, 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 생기는 자기장을 이해하고 이론값, 실험값을 비교한다.
* 실험 원리
⑴ 홀 센서의 원리
홀 센서의 동작은 반도체(홀소자)의 전극에 전류를 흐르게 한 후, 수직 방향으로 자기장을 인가하면 전류의방향과 자기장 방향에 수직하게 전위가 발생한다. 이를 홀 전압(VH)라고 한다.
( K : 비례상수, Ic : 홀 센서에 인가하는 전류, Bext : 외부 자속 밀도 )
⑵ 직선도선에서의 자기장
직선도선에 전류(I)가 흐를 때 도선 주위에 생기는 자기장(B)는 암페어 법칙에 의해 ,
로 주어진다.
⑶ 원형도선에서의 자기장
반경(ρ)의 원형도선에 전류(I)가 흐를 때, 중식 축의 임의의 점(P)에서 자기장세기(B)를 구해보자.
벡터(dl)과 R은 수직이고, 벡터(dB)는 z-축 방향의 자기장 성분만 고려된다.
따라서 원형도선의 중심과 반지름만큼의 거리에서 자기장은 , 이다.
⑷ 솔레노이드 코일에서의 자기장
매우 긴 솔레노이드 내부에서의 자기장은 암페어 법칙에 의해 로 주어진다. 이 식처럼 자기장의 세기는 코일의 반경이나 코일 내부의 위치에 무관하다. 하지만 실제로는 솔레노이드의 길이는 유한하고 내부의 자기장도 불균일하므로 보정해 주어야 한다.
임의의 점 x=0에서의 자기장 세기는 이다. 이 때, 솔레노이드 길이(l), 중심을 원점으로 잡으면 중심(x=0, a=b=1/2)과 끝점(x=1/2)에서 자기장의 세기는 , 가 된다.
* 실험 기구
① 직선도선, 링도선(小,大)
② 솔레노이드
③ 시료 케리어(2개)
④ 링도선 연결 플러그 지지대, 센서 프르브 이동트랙&지지대
⑤ 테슬라메타
⑥ 관련기기 : 직류안정화 전원장치, 검류계, 버니어캘리퍼
* 주의사항
- 테슬라 메타는 외부자장에 민감하므로 주의한다.
- 센서 선정 및 위치에 주의한다.
- 길이 보정을 꼭 해야 한다.
* 실험 방법
⑴ 직선 도 |
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