전류저울 - 실험 보고서 PDF

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Summary

그림 1 자기장 속의 전류가 받는 힘전류저울실험목적전류가 흐르는 전선이 자기장 속에서 받는 힘을 측정하여 자기장을 계산하고 전류와 자기력과의 관계를 이해한다.실험원리그림 1과 같이 전류가 흐르는 도선이 자기장 속에 있으면 다음과 같은 자기력을 받는다.× (1)여기서 는 전류의 크기, 은 도선의 길이, 는 자기장이다. 전류의 방향과 자기장 사이의 각을 라고 하면 자기력의 크기는  (2)가 된다. 가 90o인 경우에는  (3)이 되며 , 값이 주어진 상태에서 힘 를 ...

Description

전류저울

실험목적 전류가 흐르는 전선이 자기장 속에서 받는 힘을 측정하여 자기장을 계산하고 전류와 자기 력과의 관계를 이해한다.

실험원리

그림 1 자기장 속의 전류가 받는 힘

그림 1과 같이 전류가 흐르는 도선이 자기장 속에 있으면 다음과 같은 자기력을 받는 다.      ×   

(1)

여기서  는 전류의 크기,  은 도선의 길이,  는 자기장이다. 전류의 방향과 자기장 사이의 각을  라고 하면 자기력의 크기는

     

(2)

o

가 된다. 가 90 인 경우에는

  

(3)

이 되며  ,  값이 주어진 상태에서 힘  를 측정하면 자기장의 크기  는

  

(4)

로 구할 수 있다.

실험 기구 및 재료 전류저울 장치, 전류 고리 세트, 전자저울(0.01g), 멀티미터, 직류전원공급기(3A)

실험 방법 직류전원 공급기의 정전류 상태 설정 (1) 직류 전원 장치의 +, - 출력 단자에 아무것도 연결시키지 말고 전원을 켠다. (2) 전압조정 손잡이를 돌려 0.5V 정도에 맞추고 전류조정 손잡이를 시계반대방향으로 끝까지 돌린다. (3) 회로에 연결하고 정전류 상태 표시등이 켜진 것을 확인한 후 전류 조정 손잡이를 돌려 전류를 제어한다. ♠ 자석장치 주위에 자기장에 의해 손상될 수 있는 기기의 접근을 피한다.

1. 전류와 자기력

그림 2 (1) 그림 2와 같이 장치를 한다. (전류고리는 임의의 길이로 선택) (2) 저울의 전원을 켠다. (3) 자석 장치를 저울 위에 올리고 전류 고리를 내려서 고리면이 자기장의 방향과 나란 하도록(고리의 아래 변을 이루는 도선이 자기장과 수직하도록) 자석장치의 위치를

조정 한다. (4) 전류를 0A로 설정하고 저울의 ‘용기’ 버튼을 눌러 저울 눈금이 0이 되게 한다. (5) 전류를 0.5A씩 최대 3A까지 올리면서 저울을 읽고 힘을 계산하여 기록한다. (6) 전류와 힘의 그래프를 그리고 자기장을 구한다.

2. 도선의 길이와 자기력 (1) 가장 짧은 길이의 전류고리를 선택하여 그림 2와 같이 장치를 한다. (2) 저울의 전원을 켠다. (3) 자석 장치를 저울 위에 올리고 전류 고리를 내려서 고리면이 자기장의 방향과 나란 하도록 자석장치의 위치를 조정 한다. (4) 전류를 0A로 설정하고 저울의 ‘용기’ 버튼을 눌러 저울 눈금이 0이 되게 한다. (5) 전류를 2.0A로 설정하여 저울을 읽고 힘을 계산하여 기록한다. (6) 전류 고리를 길이가 더 긴 것으로 바꾼 후 (3)-(5) 과정을 반복한다. (7) 도선의 길이와 힘의 그래프를 그리고 자기장을 구한다.

3. 전류와 자기장 사이의 각도와 자기력

그림 3 (1) 그림 3과 같이 장치를 한다. (2) 저울의 전원을 켠다. 코일용 자석 장치를 저울 위에 올리고 코일장치를 내린 후 코 일면이 자기장의 방향과 나란하도록 자석장치의 위치를 조정 한다. (3) 전류를 0A로 설정하고 저울의 ‘용기’ 버튼을 눌러 저울 눈금이 0이 되게 한다. o (4) 전류를 2.0A로, 각도 를 0 로 설정한 후 저울을 읽고 힘을 계산하여 기록한다. o o o o o o (5) 각도 를 0 에서 90 까지 5 간격으로 그리고 0 에서 -90 까지 -5 간격으로 (4) 과

정을 반복한다. (6)    와 힘의 그래프를 그리고 자기장을 구한다.

예비 보고서 학과:

학번:

실험일시:

공동실험자:

제목: 실험 목적

실험 원리

실험 기구 및 재료

이름:

실험 방법 및 구상

참고문헌 및 출처

결과 보고서 학과:

학번:

이름:

실험일시:

공동실험자:

담당조교: 온도:

습도:

기압:

측정값

실험 결과 1. 전류와 자기력 =

m

전류(A)

질량(g)

힘(N)

전류(A)

질량(g)

힘(N)

전류(A)

0

0

0

0.5

0.5

0.5

1

1

1

1.5

1.5

1.5

2.0

2.0

2.0

2.5

2.5

2.5

3.0

3.0

3.0

=

전류(A)

T

질량(g)

=

힘(N)

전류(A)

0

0

0.5

0.5

1

1

T

질량(g)

=

힘(N)

질량(g)

힘(N)

T

1.5

1.5

2.0

2.0

2.5

2.5

3.0

3.0

=

=

T

±

=

T

T

2. 도선의 길이와 자기력 전류  = 2.0A 길이(m)

질량(g)

= 길이(m)

=

힘(N)

T 질량(g)

질량(g)

= 힘(N)

T

길이(m)

길이(m)

=

힘(N)

T 질량(g)

= 힘(N)

T

길이(m)

질량(g)

힘(N)

T

=

±

T

3. 전류와 자기장 사이의 각도와 자기력 전류  = 2.0A

각도(  )

 

길이

=

질량(g)

m

힘(N)

각도( )

0

50

5

55

10

60

15

65

20

70

25

75

30

80

35

85

40

90

 

질량(g)

힘(N)

 

질량(g)

힘(N)

45

각도(  )

 

질량(g)

힘(N)

각도( )

0

-50

-5

-55

-10

-60

-15

-65

-20

-70

-25

-75

-30

-80

-35

-85

-40

-90

-45 자기장  =

T

질문 및 토 토의 의 (1) 전류고리에서 저울의 접시면과 수직한 전류가 받는 힘은 자기력에 어떤 영향을 미 치는가? (2) 실험에서 사용한 자석장치의 자기장이 균일하지 않아서 발생할 수 있는 결과들을 나열하고 이유를 설명해 보자.

결론 및 검 검토 토

참고문헌 및 출처...