실험제목 : 플레밍의 법칙
실험목적 : 코일이 자계를 통과할 때 전류가 흐르는 것과 다른쪽 코일의 전류가 자계로부터 받는 힘에 흔들리는 것으로부터 플레밍법칙을 이해한다.
이론
그림 1(a)와 같이 균일한 자력선을 발산하는 자극 N, S를 놓으면 N극으로부터 S극으로 향하는 자력선이 생긴다. 또 이 자계 내에 전류 I[A}가 흐르는 도체를 자례의 방향과 수직으로 놓으면 이 전류 때문에 좌회전의 자계가 생긴다. 그러므로 자석과 전류로 인한 합성 자력선은 그림과 같이 도체의 위쪽에서는 약한 자력선이 나타나고, 아래쪽에서는 밀집된 자력선이 나타나 도체가 위로 끌리는 듯한 힘을 받는다.
그림 자계 내의 전류에 작용하는 힘
만일 자석의 표면에서 발생한 자력선의 다발인 자속의 단위면적당의 자속을 B라 한다면 이때 힘의 크기는 전류 I, 도선의 길이 ℓ, 자속밀도 B에 비례하며 전류방향과 자계방향의 각도를 라 하면
(1)
가 된다. 만약, 전류의 방향과 자계의 방향이 직각일 때는 다음 식으로 된다.
(2)
이것을 x, y, z 좌표축을 사용하여 나타내면 그림 1(b)와 같이 된다.
힘 F의 방향은 벡터 B와 I로 이루어지는 평면에 직각이며 벡터 I에서 B방향으로 오른나사를 돌렸을 때 오른나사가 진행하는 방향과 일치한다. 이것을 운동전하로 나타내면 다음과 같이 된다. 다시 말해서 도체 내의 단위체적당 n개의 전하입자가 단면적 S에 수직으로 dt동안에 거리 dr을 이동시킬 때, S․dr의 체적 내에 포함되는 전하 dQ는
(3)
이고, 전류는
(4)
가 되며, 입자전하의 평균 이동속도 dr/dt를 고려하여
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2012.06.04
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