• 

  일반물리학실험 | 자기장 TIP  1. 자기장을 방향과 크기를 이해한다. 2. 전류가 흐른 도선 주변의 자기장을 구하고 설명한다.   실험 배경영구자석 주변으로 자기장이 형성되며 그 모양은 자기력선으로 표현을 할 수 있다. 자기력선은 자석의 N극에서 나와서 S극으로 들어간다. 자기장은 움직이는 전하에 의하여 발생한다. 또한 자기장은 전기장과 마찬가지로 벡터장이다. 1) 자기력선에는 몇 가지 규칙이 적용된다. 자기력선 위 한 점에서의 접선자기력선은 자기장을 표현하며 방향은 그 점에서 자기장의 방향이다. 2) 자기장선 사이의 간격은 자기장의 크기를 나타낸다. 자기력선이 촘촘한 지역에서는 자기장이 세고, 성근 지역에서 자기장이 약하다.암페어 법칙은 “임의의 폐곡선을 지나는 자기장을 모두 합하면 그 폐곡선으로 둘러싸인 공간 안의 알짜전.. Engineering/물리학 2024. 3. 29.

• 

  공학물리학실험 | 암페어 법칙(자기장 측정) TIP 직선도선, 원형도선 및 솔레노이드 코일에 전류가 흐를때 도선주위의 자기장의 세기를 측정하여 이론적인 자기장 분포 곡선과 일치하는가를 알아보고 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙이 성립하는가를 확인한다. 실험 방법 1. 인터페이스 셋업 1) 인터페이스를 켠 다음, 컴퓨터를 켠다. 2) 자기장센서를 아나로그 채널A, 회전센서를 디지털 채널 1,2에 연결한다. 3) 데이터스튜디오 프로그램을 실행하고 아날로그 채널A는 자기장 센서를, 디지털 채널1,2 에는 회전센서를 선택한다. 4) 센서의 설정 ① 회전센서 셋업: 아이콘을 더블클릭 → Measurement 에서는 Position(m)을 선택 → Rotary Motion Sensor 에서는 1440을 각각 선택한다. ② 자기장센서 셋업: 아이콘을 더블클.. Engineering/물리학 2022. 11. 16.

• 

  물리학실험 | 전류가 만드는 자기마당 - 비오-사바르 법칙과 앙페르의 법칙 TIP 전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 이 실험에서는 직선 도선에 전류를 흘리고 주위의 자기마당을 홀-센서를 사용하여 측정한다. 이때 전류의 크기, 방향 및 전류가 흐르는 도선으로부터의 거리, 위치에 따른 자기마당의 변화를 조사하여 각 변인에 따르는 의존성을 알아보고 비오-사바르(Biot-Savart)의 법칙과 앙페르(Ampere)의 법칙을 확인한다. 아울러서 자기마당을 측정하는데 이용하는 홀(Hall) 효과와 사각 줄토리(코일) 및 솔레노이드의 자기마당을 공부한다. 전하들의 이동을 전류라고 부르며 정량적으로는 단위 시간 동안에 단면을 통과하는 총 전하량으로 정의한다. 전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 전하는 움직이거나 정지해 있거나에 관계없이 전기 장을 형성하지만 자기.. Engineering/물리학 2022. 9. 23.

• 

  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. Fm = IL×B Fm의 크기만을 표시하면 Fm = ILBsinθm으로 주어진다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) [그림]과 같이 전체 실험장치를 구성한다. 측정하고자 하는 전류도선의 .. Engineering/물리학 2022. 8. 14.

• 

  일반물리학실험 | 자기유도(전류천칭) TIP 자기장 내에 있는 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 크기를 측정한다. 실험 방법 1. 전류와 힘의 관계 1) 실험장치를 꾸민다. 이때 전류경로가 가장 긴 것을 사용한다. 2) 실험장치와 전자저울의 수평을 잡는다. 3) 자석묶음을 전자저울 위에 놓는다. 4) 전자저울의 용기버튼을 눌러 자석묶음이 전자저울에 올려 있는 상태를 0.00g으로 맞춘다. 5) 전류가 0.50A가 흐르도록 전원공급장치를 조정하고, 이때의 무게를 측정하여 “자기력”칸에 기록한다. 6) 전류를 0.50A씩 증가시켜 3.00A가 될 때까지 과정 (5)를 반복한다. 7) 전류(x축)와 자기력(y축)의 그래프를 그린다. 2. 도선의 길이와 힘의 관계 1) 실험장치를 꾸민다. 2) 실험장치와 전자저울의 수평을 잡는다. 3) 자석묶음을 전.. Engineering/물리학 2022. 8. 7.

• 

  일반물리학실험 | 전류천칭 측정 TIP 전류가 흐르는 도선이 자기장 속에서 받는 힘을 척정해 자기장 또는 자기유도 B를 구한다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 솔레노이드 코일과 전류천칭을 [그림2]와 같이 배치한다. 전류 천칭의 받침못을 닦는다. 2) 전류 환선(ABCD)가 수평이 되도록 조정나사로 조장하고, 그림과 같이 회로를 꾸민다. 3) 자기장을 만드는 솔레노이드 코일에 2.5A의 전류를 흘린다. 4) 전류 천칭에 1A의 전류를 흐르게 하면, BC부분이 솔레노이드가 만든 자기유도에 의해 하향력을 받는다. 5) Rider를 이용해 수평이 되게 올려 놓는다. 6) Rider의 길이와 전류 천칭의 전류값을 측정한다. 7) 전류 천칭의 값을 1.5A, 2A, 2.5A로 변화시켜가며 실험을 반복한다. 8) 솔레노이드 코일에 2.8A의 전.. Engineering/물리학 2022. 8. 6.

• 

  일반물리학실험 | 자기유도 측정 TIP 1. 전류가 흐르는 도선 주위에는 자기장이 생성되고, 자기장 내에 전류가 흐르는 고리 도선을 넣으면 도선은 토크를 받는다. 즉 전류가 흐르는 도선 사이에는 토크가 작용하는 것이다. 2. 본 실험에서는 직류 전류가 흐르는 솔레노이드의 자기장 안에 전류가 흐르는 고리 도선을 넣고 도선이 받는 토크를 측정하였다. 그리고 이를 통해 토크의 방향을 확인하고, 토크의 자기장, 전류에 대한 의존성을 알아보았다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 솔레노이드를 직류 이중 전원 장치의 한 쪽에 연결한다. 2) 전원 장치의 스위치를 켜고 전류계가 특정 값을 가리키게 한다. 3) 솔레노이드 안에 전류 천칭을 전류가 흐르는 쪽이 들어가게 놓는다. 4) 전류 천칭이 솔레노이드와 닿지 않고, 수평을 유지하도록 조정한다. 5).. Engineering/물리학 2022. 8. 5.

• 

  일반물리학실험 | 솔레노이드 안의 자기장 TIP 1. 솔레노이드의 전류와 자기장사이의 관계를 알아보아라. 2. 솔레노이드에서 미터 당 도선이 감긴 수와 자기장과의 관계를 알아보아라. 솔레노이드란 도선을 나선과 같은 모양으로 촘촘하게 감아 놓은 것을 말하며 이번 실험에서 사용하는 금속 Slinky는 솔레노이드와 같은 모양으로 우리는 이것을 솔레노이드로 이용할 것이다. 도선에 전류가 흐르게 되면 솔레노이드의 내부에 자기장이 형성되며 이러한 솔레노이드는 전기회로에서 사용되거나 전자석으로 이용된다. 본 실험에서 우리는 솔레노이드 내부에 형성되는 자기장에 영향을 주는 요인들이 무엇인지 알아보고 솔레노이드의 여러 위치에서 자기장이 어떻게 변하는지 공부할 것이다. 여러분은 Slinky의 코일 속에 자기장 센서를 넣어 코일 속의 자기장을 측정할 수 있고 물리.. Engineering/물리학 2021. 5. 23.

• 

  일반물리학실험 | 열의 일당량 TIP 전류가 흘러 도선에서 발생된 열량을 측정하여 열의 일당량을 측정한다. 에너지 보존법칙은 에너지의 형태가 변화될 수 있으나 그 때의 에너지양은 변화되지 않음을 의미한다. 이러한 이유로 역학적 에너지는 열에너지로 열에너지는 역학적 에너지로 변화시킬 수 있다. 이 경우 1㎉의 열량이 몇 Joule에 해당하는가를 열의 일당량이라 한다. 따라서, 일 W와 열량 Q사이에는 W=JQ ······ (1) 의 관계가 성립하며 이 때 J가 열의 일당량이다. 한편, 저항 R의 저항선에 전류 I가 t초 동안 흐르면 열을 발생시키는데 이때 사용된 전기에너지는 W = I2Rt = VIt(J) ······ (2) 이다. 전기 에너지에 의해 발생된 열은 열량계 속의 물과 용기의 온도를 T1에서 T2로 상승시키며 이 열량 Q는.. Engineering/물리학 2021. 4. 3.

• 

  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.. Engineering/물리학 2020. 8. 14.

• 

  일반물리학실험 | 전류가 흐르는 도선 주위의 자기장 측정 TIP 1. 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때, 발생하는 자기장의 세기를 측정하여 이론적인 자기장 분포 곡선과 일치하는가를 알아보고 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙이 성립하는 지를 확인한다. 2. 전류가 흐르는 솔레노이드 코일에 발생하는 자기장의 세기를 측정하여 공기의 투자율 값을 직접 구해본다. 비오-사바르 법칙 움직이는 전하가 자기장을 형성한다. 비오-사바르 법칙이란 움직이는 전하가 만드는 자기장을 정량적으로 나타낸 내용이다. 19세기 초 프랑스의 과학자 장 바티스트 비오와 펠릭스 사바르는 전류요소 ids가 만드는 자기장은 아래와 같이 서술했다. 위의 식에서 ds는 도선을 따라 흐르는 전류의 진행 방향인 미분 길이 ds의 벡터이고, r은 전류요소에서 자기장이 형성된 한 점까지의 위치벡터이다. 특.. Engineering/물리학 2019. 11. 7.

• 

  일반물리학실험 | 홀 효과(Hall Effect) TIP 1. 금속이나 반도체에 전류를 흐르게 하는 전하운반자가 무엇인지 또한 그것의 전하밀도가 얼마인지를 판별하는 실험이다. n형 혹은 p형 Si 반도체의 비저항, 전하운반자의 농도 및 이동도 등을 알아볼 수 있다. 2. 자기장 속에서 운동하는 전하가 받는 자기력에 의해 나타나는 Hall 효과 현상을 확인하고 전압을 측정한다. Hall 효과를 이용하여 p-Ge 반도체 시료의 전하 운반체, 이동도, 에너지 띠 간격 등을 알아본다. 홀 효과(Hall Effect) Hall 이란 사람이 전류가 흐르는 도선이 자석에 의해 힘을 받는 것을 알고서 도선 전체가 힘을 받는 것인지 아니면 도선 내의 전자(전류)만이 힘을 받는 것인지 알고 싶어 했다. 그는 후자가 맞을 것이란 생각에 ‘만약 고정된 도선 내의 전류 자신이.. Engineering/물리학 2019. 10. 20.

• 

  일반물리학실험 | 직선도선의 자기장 TIP 1. 무한 직선 도선에 흐르는 전류가 자기장을 형성하는 방식에 대해 알아본다. 2. 무한 직선도선에서 전류와 자기장의 세기 사이의 관계에 대해 알아본다. 3. 도선(원형도선, 직선도선)에 전류가 흐를 때 생성되는 자기장을 이해하고 이론적 값과 실험값을 비교한다. 암페어의 법칙 전류가 흐르고 있는 도체 주위에는 자계가 발생하며, 자계의 방향을 오른 나사의 회전 방향으로 잡으 면 전류의 방향은 그 나사의 진행 방향이 된다는 것을 설명한 법칙이다. 직선도선에서의 자기장 직선도선에 전류 I가 흐를 때 그 도선 주위에 생기는 자기장을 B라고 하면 암페어 법 칙에 의해 ∮Bdl = I이고 따라서 도선으로부터 거리 r 되는 지점의 자기장은 다음과 같이 주어진다. B(r) = I/(2πr) 여기서는 진공 중에서.. Engineering/물리학 2019. 10. 5.