일반물리학실험 | 솔레노이드 내부의 자기장 측정

 

 

 

TIP

 

 

1. 전류가 흐르는 솔레노이드의 내부에 형성되는 자기장을 측정함으로써, 전류가 흐르는 도선은 그 주위에 자기장을 생성한다는 것을 확인한다.
2. 자기장 내에서 전류가 흐르는 도선은 자기력을 받는다는 것을 확인하고, 이를 통해 자기력을 이해한다.

 

 

 

솔레노이드 내부에 ㄷ자형 도선을 가진 전류천칭을 넣고 솔레노이드와 전류천칭에 직류전류를 공급한다. 그러면, 솔레노이드에 흐르는 전류는 그 내부에 균일한 자기장을 형성하고,전류천칭에 흐르는 전류는 솔레노이드의 자기장에 내에 놓인 전류도선이 되어 자기력을 받아 천칭의 회전축을 대하여 회전하게 된다. 이때, 천칭이 회전하지 않도록 천칭의 한쪽에 분동을 올려놓으면, 분동의 중력에 의한 토크와 전류도선에 작용하는 자기력에 의한 토크는 회전평행을 이루게 된다.

 

이러한 회전평행으로부터 자기력(f=I/B)를 구하고, 전류천칭의 e자형 도선의 길이 정보(l) 와 도선에 흐른 전류 값(I)으로부터 솔레노이드 내부의 자기장의 세기(B)를 구한다. 그리고 이 자기장은 암페르의 법칙을 이용하여 계산한 솔레노이드의 내부의 자기장의 세기와 비교하여본다.이러한 과정에서 자기장 내에 놓인 저류도선이 힘을 받는다는 사실을 확인하고 이를 통해 자기력의 의미를 이해한다. 또한, 이론값의 계산에 사용한 암페르의 법칙과 비오사바르의 법칙을 이해한다.

 

 

솔레노이드

전기에너지는 에너지 변환장치를 이용해서 직선운동이나 회전운동의 기계 운동에너지로 변환되어지고 있다. 이때 회전운동의 변환장치를 전동기(motor)라 하고 직선 왕복운동의 변환 장치를 솔레노이드라 구분한다. 하지만 직선운동의 리너어 모터나 회전운동의 Rotary Solennoid 와 같이 다른 방식으로 동작하는 제품들이 계속 연구 개발되고 있어 구분이 모호해지고 있다.

 

솔레노이드의 사전적인 의미는 “관상으로 감은 코일” 이지만 흔히 관상코일은 솔레노이드 코일이라 하고, 공극에서 발생하는 자기력으로 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 변환장치를 솔레노이드라 표현한다. 솔레노이드는 대부분 코일을 중심으로 자기력에 의해 움직이는 플너저와 바깥을 감싸고 있는 케이스 그리고 코일 안의 코어에 해당하는 연자성재료로 자기회로를 형성되어 진다.

 

내부코일에 전류가 인가되면 코일을 둘러싸고 있는 자기 회로에 자속이 흐르게 되고 자기회로의 자속은 플런저에 자기력을 발생시켜 솔레노이드를 동작하게 한다. 때로는 범위를 더 확장하여 상기장치를 이용한 유체벨브까지도 솔레노이드라 부르기도한다.

 

 

 

[일반물리학실험]솔레노이드 내부의 자기장 측정 레포트