일반물리학실험 | 암페어 법칙

 

 

 

TIP

 

 

원형 도선, 직선 도선, 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 생성되는 자기장의 밀도를 이해하고 이론적 값과 실험값을 비교한다.

 

 

 

실험 방법

PART Ⅰ: Computer Setup

1) ScienceWorkshop 인터페이스를 컴퓨터에 연결하고 인터페이스와 컴퓨터의 전원을 켜라.

 

2) 자기장 센서의 DIN 플러그를 인터페이스의 아날로그 채널 A에 연결하라.

3) 파워 앰프를 아날로그 채널 B에 연결하라. 파워코드를 파워 앰프 뒤에 꽂은 후, 파워코드를 전기저장소에 연결한다.

 

4) 다음과 같은 문서 파일을 열어라.

DataStudio	ScienceWorkshop(Mac)	ScienceWorkshop(Win)
P58 Solenoid.DS	P52 Mag Field Solenoid	P52_SOLE.SWS

① DataStudio 파일에는 워크북 화면이 있다. 워크북에서 사용 설명을 읽으라. h는 Digits display의 자계강도와 전류로 나타난다.

② ScienceWorkshop 문서를 열면 자계강도의 Digits display와 전류의 Digits display창이 함께 열린다. 그리고 Signal Generator 창이 열리는데 파워 앰프를 조정할 수 있다.

③ Signal Generator에서 DC 출력을 10.0V로 설정하라. ‘Auto'로 설정해놓으면 측정을 시작하고 종료할 때, Signal Generator도 자동으로 동작할 것이다.

 

PART Ⅱ: Sensor Calibration & Equipment Setup

1) 자기장 센서와 파워 앰프를 조정할 필요는 없다. 자기장 센서는 다음과 같은 비율로 자계강도와 비례하는 전압을 측정한다. 10mV = 10gauss, (1000gauss = 0.1T). 센서의 측정 범위는 ±2000 gauss 이다.

 

2) 1차 / 2차코일 세트만 사용한다. 패치 코드를 이용해서 파워 앰프의 출력단과 솔레노이드를 연결한다.

 

3) 솔레노이드와 자기장 센서의 위치를 잡는다. 센서의 끝을 솔레노이드의 안쪽으로 넣을 수 있다.

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PART Ⅲ: Data Recording

1) 자기장 센서를 자기장이 생기는 곳으로부터 먼 곳에 두고 TARE 버튼을 눌러 초기상태로 설정한다.

 

2) 센서 위에 있는 RADIAL / AXIAL SELECT SWITCH를 클릭하여 AXIAL field를 선택한다.

 

3) 센서를 솔레노이드의 옆으로 위치한다.

 

4) 측정을 시작한다. Signal Generator도 자동으로 동작할 것이다.

 

5) Digits display로부터 측정된 전류값을 Data section에 기록하라.

 

6) 센서의 가는 부분을 코일의 중심에 넣는다. radial 위치에 따라 센서가 변화를 감지하는지 알아보기 위해 센서를 코일의 안쪽에서 움직여본다.

 

7) 코일 중앙과 끝부분에서 자기장 내부의 axial component를 측정하여 기록하라. 이 값들을 Data section에 기록하라.

 

8) 자기장 센서를 코일로부터 제거하라. RADIAL field를 선택하라. 센서를 자기장의 소스로부터 멀리 떨어뜨리고 센서박스의 TARE버튼을 눌러 다시 기준을 설정하라.

 

9) 센서의 가는 부분을 코일의 중심에 넣는다. 자기장의 radial component를 읽어 Data section에 기록하라.

 

10) 솔레노이드 코일의 길이를 측정하라.

Note : 코일을 측정할 때, 솔레노이드 전체의 길이를 측정하는 것이 아니고, 코일이 감겨있는 부분의 길이를 정확히 측정하라.

 

Analyzing the Data

1) 측정된 전류값, 길이, 코일의 턴 수를 이용해서 이론적인 코일내부의 자기장을 계산하라.(SE-8653 코일은 턴 수가 2920회이다.) 이 값을 기록하라.

 

2) 측정된 데이터를 이용해서 Lap Peport section에 있는 질문에 대답하라.

 

 

 

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