[물리학실험 레포트 보고서] 전류 천칭을 이용한 자기장 측정

5강 전류 천칭을 이용한 자기장측정 실험

1) 이론

(1) Helmholtz 코일 중심에서의 자기장

그림 1와 같이 반지름이 인 두 개의 원형코일로 이루어진 Helmholtz 코일은 두 원형코일이 코일의 반지름 만큼 떨어져 있고 같은 방향으로 전류가 흐른다. 반지름이 , 감은 수가 인 원형코일에 전류 가 흐를 때, 원형코일의 중심으로부터 만큼 떨어진 위치에서 자기장 세기는 다음과 같다.
(1)
여기서 는 진공의 투자율(permeability)이다. 그림 1에서 두 원형코일중심 사이의 중간 지점을 원점으로 잡으면, 원점은 원형코일의 중심으로부터 만큼 떨어져있고, 코일의 전류는 같은 방향이므로 Helmholtz 코일 중심에서의 자기장의 세기는 다음과 같다.

(2)

(2) 회련적과 정적 평형 조건

(3)

여기서 은 회전 팔길이이고, 는 와 사이의 각이다. 그림 2와 같은 원운동의 경우 힘 는 항상 회전 팔길이 에 수직하므로, 식 (3)은 다음으로 주어진다.

(4)

여기서 (+)부호는 축에 대하여 물체의 회전이 반시계 방향임을 나타내고, (-)부호는 시계 방향을 나타낸다. 회전력의 단위는 이다.
-…(생략)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

2) 실험 도구

3) 실험 방법

① 그림 9와 같이 장치를 구성한다. Helmholtz 코일을 직렬 연결하여 두 코일의 전류 방향이 같도록 하 자.

② 자기장 측정 장치를 이용하여 전류에 따른 Helmholtz 코일 중