일반물리학실험 | 이중코일에 의한 자기유도

 

 

 

TIP

 

 

이중코일을 이용한 자기유도현상을 통하여 패러데이 법칙과 렌츠의 법칙을 확인한다.

 

 

 

그림과 같이 마주보게 장치한 두 폐회로를 생각해 보자. 회로 1에는 저항, 전지, 스위치가 직렬로 연결되어 있고 회로 2에는 내부저항이 작은 검류계가 직렬로 연결 되어 있다. 회로 1의 스위치 S를 닫으면 회로 2에 연결된 검류계의 바늘이 순간적으로 움직이게 된다. 이것은 회로 2에 유도전류가 흐르고 있다는 것을 의미한다.

 

잠시 후 회로 1의 전류가 정상상태에 도달하면 검류계의 눈금은 원점으로 돌아가 유도전류가 없음을 나타낸다. 회로 1의 스위치 S를 열면 검류계의 바늘은 처음과 반대방향으로 움직이게 된다. 이 실험은 회로 1을 흐르는 전류의 변화가 회로 2에 유도전류와 유도기전력을 만들 수 있다는 사실을 보여준다.

 

그림 1 회로 1의 스위치가 열리거나 닫히는 순간에 회로 2의 검류계 바늘이 움직인다.

 

 

유도 기전력 : 고리를 지나는 자기력선의 수

1. 전자기 유도에 의해 생기는 기전력으로 1831년 M. 패러데이가 발견한 현상으로서, 폐회로 가까이에 자석을 움직이거나 전류가 흐르는 다른 회로를 놓으면, 폐회로에 전류가 통하는 것을 설명하기 위해 폐회로에 기전력이 생긴다고 간주한 것이다.

 

2. 렌츠의 법칙 : 전자기 유도에 의한 유도 전류는 코일을 지나는 자기력선의 수의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다.

 

3. 유도 기전력의 크기는 코일 속을 지나는 자기력선속의 시간적 변화에 비례하고, 코일의 감은 수에 비례한다.

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실험 방법

1. 자석 주위의 자기장 측정

1) 그림 1과 같이 자석을 놓고, 자석 주변에 형성된 자기장의 세기를 측정한다.

 

2) 자석의 자기장 측정을 위해 S-CA Gauss 센서를 자석의 중심 끝에서 직선으로 2cm씩 거리에 변화를 주면서 자기장의 세기를 측정한다.

 

3) 자석의 수를 2개, 4개로 변화시키면서 1)～2)의 실험을 반복한다.

 

자석 주위의 자기장 측정

 

2. 자석에 의한 자기유도

1) 그림 2와 같이 자석 1개를 못에 붙여서 코일 앞에 놓는다.

 

2) 자석을 코일 끝에서 일정한 거리, 일정한 속도로 앞뒤로 움직이면서 코일에 유도된 기전력을 측정한다.

 

3) 자석의 수를 2개, 4개로 변화시키면서 ①～②의 실험을 반복한다.

 

3. 이중 코일에 의한 자기유도

1) 그림 3에 나타난 이중코일 실험장치 중 1차 코일( )에 직류전원을 연결한다.

 

2) 2차 코일의 감은 수 N₂=250을 검류계(또는 S-CA장치)에 연결한다.

 

3) 1차 코일에 흐르는 전류를 I₁=0.5, 1, 1.5, 2.4로 변화시키면서 검류계에 나타나는 유도전류 I₂를 측정한다. 스위치를 순간적으로 켜고 끌 때 검류계(또는 S-CA)의 방향에 유의하며, 철심을 1차 코일에 넣고 실험을 반복한다.

 

4) 2차 코일의 감은 수 N₂=500을 검류계에 연결하고 실험 방법 3)을 반복한다.

 

이중코일에 의한 자기유도 실험장치

 

 

 

[일반물리학실험]이중코일에 의한 자기유도 레포트