일반물리학실험 | 전류 천칭

 

 

 

TIP

 

 

균일한 외부 자기장 내에서 도선에 전류가 흐를때 전류도선이 받는 힘(자기력)을 측정하여 자기력, 전류, 도선의 길이, 자기장의 세기의 관계를 살펴보고 전동기와 발전기의 원리를 이해한다.

 

 

 

전류천칭의 원리

자기장 내에서 전류가 흐르는 도선은 보통 자기력이라고 불리는 힘을 받는다. 이 힘의 크기와 방향은 다음의 4 개의 변수, 즉, 전류의 크기(I), 자기장 내의 도선의 길이(L), 자기장의 세기(B), 그리고 자기장과 도선이 이루는 각(θ)에 의하여 결정된다. 이 자기력은 벡터 크로스 곱에 의해 다음과 같이 쓰여진다.

 

F_m = IL×B

 

F_m의 크기만을 표시하면 F_m = ILBsinθm으로 주어진다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) [그림]과 같이 전체 실험장치를 구성한다. 측정하고자 하는 전류도선의 길이를 측정하여 값을 적고 도선지지대에 끼우고 스텐드에 고정한다.

 

2) 전자저울을 켜고 자석을 저울위에 올려놓는다. 전류도선을 자석의 간극 틈에 넣되 닿지 않도록 높이를 잘 조절하여 넣고 영점버튼(Tare button)을 누른다.☞ 전자저울은 칭량부분이 매우 민감하므로 충격이 가해지지 않도록 조심스럽게 다루어야 한다.

 

3) [그림] 와 같이 리드선으로 도선지지대 단자에 전원장치를 연결한다.

 

4) 전류의 변화에 따른 힘의 변화를 측정하기 위해 전류를 0.5A, 1A, 1.5A .... 5A 로 서서히 증가시켜 가며 힘을 측정하고 데이타를 기록한다. (힘은 dyne 단위로 기록)전류의 변화에 따른 자기력(Fm)의 변화 그래프를 그려보자. 전류와 자기력은 어떠한 관계에 있는가?

 

5) 도선의 길이변화에 따른 힘을 측정하기 위해 도선의 길이를 자로 측정하여 기록한다. 이때, 도선의 길이에 해당하는 부분은 무엇일까? 도선내에서의 전류흐름과 자기장에 의해 힘이 작용하는 유효길이를 생각해 보자.

 

6) 도선 각각의 길이에 대한 힘을 측정하고 데이타를 기록한다.

 

 

 

[일반물리학실험]전류 천칭 레포트