[공학]전기전자 - 단일코일에서의 자기장 측정

실험제목 : 단일코일에서의 자기장 측정
실험목적 : 여러 종류의 코일에서의 축 방향의 자기장을 측정한다.
이론
자계(磁界)자장(磁場)이라고도 한다. 그 안에 놓은 다른 자극에 힘을 미칠 뿐만 아니라 그 곳을 지나는 전류에도 힘을 미치며, 반대로 자기장 안에서 도체를 움직이면 도체 내에 기전력(起電力)이 유발된다. 즉, 자극이나 전류에 의해 특수한 성질이 주어지는 공간이다. 전류와 자기장의 이와 같은 상호작용은 전기현상과 자기현상의 밀접한 관계를 나타내는 것으로, 전동기나 발전기를 비롯하여 많은 전기기기(電氣機器)에 널리 이용된다.
자기장의 특징은 자기장 내의 각각의 점이 잠재적으로 지니고 있는 자기력(磁氣力)의 세기이다. 이것을 자기장의 세기(줄여서 자기장이라고도 한다)라고 하며, 단위인 양자하(陽磁荷)를 자기장 내의 한 점에 놓았을 때 이것이 작용하는 자기력의 크기와 방향을 그 점에서의 자기장의 세기로 정한다. 그 단위는 자하의 단위를 CGS전자기단위로 할 때 에르스텟(기호 Oe)을 사용한다. 즉, 1CGS전자기단위인 양자하에 대하여 1dyn의 힘이 미치는 경우에 그 점의 자기장의 세기를 1Oe이라 한다. 이 밖에 전류의 자기작용에 의해서 정해지는 암페어횟수/미터(AT/m)라는 단위도 있다.
한 자극(자하)이 있고 이것과 쌍이 되는 자극이 무한히 먼 곳에 있다고 생각했을 때, 주위의 자기장은 자극에 대하여 점대칭(點對稱)이 되며, 자극에서 rcm 떨어진 점의 자기장의 세기는 m/r2 Oe(m은 자극의 세기, 즉 자기량의 CGS전자기단위)이 된다. 그러나 실제 자석에는 양음의 두 극이 유한한 거리를 두고 한 쌍으로 되어 있으므로, 일반적으로 자석 주위의 공간은 양음 두 극의 영향을 받는다. 이 경우 점 P의 위치를 자석의 중심 O로부터의 거리 r와, 자축(磁軸)과 OP 사이의 각 θ로 나타내면, 자기장의 세기 H는 에르스텟을 단위로 하면
H〓(M/r3)√1＋3cos2θ
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