[자연과학][일반물리학실험] 패러데이 법칙

[일반물리학실험] 패러데이 법칙 1. 실험 제목 : 패러데이 법칙 2. 실험 목적 : 전자기 유도에 대한 패러데이 법칙을 살펴보고 1차 코일에 의해 유도된 2차 코일의 전압과 전류를 측정해 보고, 실생활에 응용된 예를 살펴본다. 3. 관련 이론 패러데이는 유도되는 기전력의 크기가 다른 요인들에 영향을 받는지를 연구하였는데 첫째로 그것이 시간에 의존함을 알았다. 자기장의 빨리 변할수록 더 큰 기전력이 유도된다. 정확히 말하면 전력선속과 유사하게 정의된 자력선속의 변화율에 비례한다. (1) 으로 정의 되는데 자기장 B는 단위면적당 자력선속 이므로 자속밀도라고도 부른다. 패러데이의 연구결과는 한 회로에 유도된 기전력은 그 회로를 지나는 자력선속의 변화율과 동등하다는 것이다. (2) 식 (2)를 전자기 유도에 대한 패러데이 법칙이라고 하며, 이 회로가 N회 감긴 원형 도선으로 구성되어 있다면 각 고리에 유도된 기전력을 모두 합해야 한다. 따라서 (3) 로 나타낼 수 있다. 유도기전력은 항상 회로에 전류를 일으키며, 그 전류에 의해 생기는 자기장은 식 (3)의 -부호에서 볼 수 있는 것처럼 원래의 자력선속의 변화에 반대되는 방향으로 일어난다. 이러한 원리를 이용한 것이 바로 변압기 이다. 교류전압이 1차 코일에 걸릴 때, 이것으로 생기는 자기장은 2차 코일에 같은 주파수를 가진 교류전압을 유도한다. 하지만 그 전압은 코일을 감은 횟수에 따라 달라지며 2차 코일에 유도되는 기전력은 (4) 여기서 는 2차 코일에 감긴 횟수이고, 는 자력선속의 시간에 대한 변화율이다. 1차 코일의 입력전압 도 자력선속의 변화율에 관계된다. (5) 식 (4)에서 식 (5)를 나누면 (6) 을 얻는다. 변압기를 이용하면 전압을 올리거나 내릴 수 있지만 에너지는 얻을 수 없다. 따라서 입력전력과 출력전력은 같아야 한다. (7) 4. 실험 방법 A. 자기장 크기의 변화에 따른 유도기전력 및 유도전류 측정 ① Interface 전원공급단자 앞…
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