1. 페러데이의 전자기 유도현상을 이해한다.
2. 렌츠의 법칙을 이해한다.
그림과 같이 기전력 원과 연결되지 않은 코일의 내부에 자석이 통과하게 되면 코일에 유도 기전력이 형성되고 전류가 흐르게 된다.
회로에 고리가 N번 감겨 있고 각 고리를 통과하는 자기 선속이 시간 Δt 동안에 ΔΦ만큼 변하면, 이 시간 동안에 회로에 유도된 평균 기전력은 다음과 같다.
금속 고리에 유도되는 전류는 자기 선속의 변화를 방해하는 방향으로 자기장이 유도되도록 흐른다.
실험 방법
1. 실험 과정
1) Pasco 550 universal interface를 컴퓨터에 연결하고, Pasco 550 universal interface와 컴퓨터를 켜라.
2) 바탕화면에서 Pasco Capstone을 실행하라.
3) Capstone의 왼쪽 상단의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하여 하드웨어 설정 창을 열라. 하드웨어 설정 창 안의 Pasco 550 universal interface 그림의 아날로그 채널 A를 클릭하여 전압 센서(Voltage Sensor)를 선택하라. 이 실험에서는 입력전압이 필요하지 않으므로 Signal Generator는 설정하지 않는다.
4) 그래프 팔레트에서 Graph를 클릭하여 열고 x,y축의 Select Measurement를 각각 시간(Time)과 전압(Voltage)으로 선택하라.
5) Pasco 550 universal interface의 아날로그 채널 A에 전압 센서를 연결하라.
6) 다음 그림과 같이 Induction Wand에 Pasco 550 universal interface의 채널 A와 연결된 전압 센서의 양 단자를 연결한다. 단자를 연결할 때 극성에 주의하라.
7) 그림과 같이 코일 사이에 플라스틱 관을 삽입하라.
8) 기록 버튼(Record)을 클릭하여 측정을 시작한 후 아래 그림과 같이 관 속으로 자석을 떨어뜨려라.
9) 시간에 따른 기전력 변화 그래프를 얻은 후 영역 선택 아이콘을 선택하여 첫 번째 피크를 선택한 다음 면적(Area) 아이콘을 선택하여 첫 번째 피크의 면적을 구하라.
10) 두 번째 피크에 대해서도 Step 9와 동일한 작업을 하라.
11) Capstone의 왼쪽 상단의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하여 하드웨어 설정 창을 열라. 하드웨어 설정 창 안의 Pasco 550 universal interface 그림의 디지털 채널과 아날로그 채널 A를 클릭하여 각각 회전운동 센서(Rotary Motion Sensor)와 전압 센서(Voltage Sensor)을 선택하라. 이 실험에서는 입력전압이 필요하지 않으므로 Signal Generator는 설정하지 안호록 한다.
12) 아래의 그림과 같이 그래프 더하기 아이콘(붉은 네모 박스)을 두 번 클릭하여 세 개의 그래프가 동시에 나타나도록 하라. 그리고 각각의 y 축들의 Select Measurement를 각각 전압(Voltage), 각 위치(Angle), 그리고 각 속도(Angular Velocity)로 선택하라.
13) Induction Wand를 작은 나사못을 이용하여 회전운동 센서를 연결하라. 그리고 회전운동 센서를 지지막대에 연결하고 Induction Wand 끝의 코일이 Variable Gap Magnet 사이에 위치하게 하라.
14) 기록 버튼(Record)을 클릭하여 측정을 시작한 후 Induction Wand를 흔들어 Variable Gap Magnet 사이에서 흔들리도록 한 다음 아래 그림과 같이 그래프에 유도 기전력, Angular Position, 그리고 Angular Velocity가 측정 되도록 하라. 그리고 결과 그래프를 저장하고 설명 하라.
[일반물리학실험]자기장 변화에 의한 전자기 유도 레포트
1. 실험 목적 1.1. 페러데이의 전자기 유도현상을 이해한다. 1.2. 렌츠의 법칙을 이해한다. 2. 실험 이론 및 원리 2.1. 실험 배경 그림과 같이 기전력 원과 연결되지 않은 코일의 내부에 자석이 통과
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