[자연과학]결과 보고서 - 자장의 근원, 비오-사바르 법칙, 앙페르 법칙, 자장의 로렌츠 힘, 자기 가우스의 법칙, 전자의 운동

자장의 근원, 비오-사바르 법칙, 앙페르 법칙, 자장의 로렌츠 힘, 자기 가우스의 법칙, 전자의 운동
실험조건 : (온도) 18°C, (습도) 45%, (날씨) 맑음

1. 실험 목적

1) 자장의 근원에 대하여 설명할 수 있다.

2) 비오-사바르 법칙을 설명할 수 있다.

3) 앙페르 법칙을 설명 할 수 있다.

4) 자장의 로렌츠 힘을 측정할 수 있다.

5) 솔레노이드에서의 자장을 측정할 수 있다.

6) 전장과 자장 속에서의 전장의 운동을 측정할 수 있다.

2. 실험기자재 및 재료

전류가변 30V 5A 직류 전원공급기 1대, 나침판 4개, 직경 30mm 원통형 자석쌍 4개, 직경 6.2mm 길이 2.4 황동 막대기 1개, 한가운데 직경 10mm 구멍이 있는 40cm×30cm×5mm 아크릴판 1장, 50×40×40mm3 직경 15mm 구멍이 있는 나무 블록 1개, 100mm×50mm×3mm 철편 2개, 디지털 멀티미터 2대, 길이 2m 클립 점퍼 코드 4개, 직경 10m 62 turn 솔레노이드 1개, 전자 운동 측정용 개조된 오실로스코프 1세트, 30mm×30mm 고무 자석 패치 2개, 길이 1.5m BNC-클립 점퍼 코드 1개, 자기력선 표시판 1세트, 실험 측정용 센…(생략)

3. 실험과정

1) 다음과 같은 실험 장치를 꾸미고, 거리 r 에 따른 자장의 변화와 전류의 크기에 따른 자장의 변화를 관측하는 이번 실험목표이다.

2) 우선, 거리 r 에 따른 자장의 변화를 살펴보자. 무한 직선 전류에서의 자장의 크기는 임을 이미 알고 있다. 즉, 거리 r 에 따라 자장의 크기는 의 관계가 있음을 유념하면서 고정된 전류 5A에서, 거리 r 에 따른 자장의 크기를 측정한 결과는 다음과 같다.

3) 이번에는 거리 r〓5.7cm 고정해 놓고, 전류의 크기를 바꾸가면서 자장의 크기를 측정해 보면 다음과 같다. 여기서 거리 r〓5.7cm 로 하는 이유는 황동막대기의 직경이 3mm 이기 때문에 실제관측거리는 r〓6cm 로 정확히 맞추기 위한 것이다.

4) 자장 센서를 90도 돌려서 황동막대기로부터 발산하는 방향으로의 자장을 측정한 결과, 모든 방향에서 0 이 나옴을 확인하였다.