[일반물리학 실험] 자기 유도 측정 실험
1. 목적
자기 유도의 원리를 익히고 실험 적으로 확인한다.
2. 실험 기구
유도 코일(SG-6174), 연철 봉, 검류계(SG-6174) : , 직류 전원 장치, 연결선(4)
3. 기본 원리
1819년 Hans Christian Oersted는 전류가 흐르는 도선 근처에 놓인 나침반이 편향하는 사실을 발견했다. 이로 인해 전기와 자기는 서로 관계가 있음을 알게 되었다.
도선에 전류가 흐르면 도선 주변에 자기장이 형성 된다. 이때 유도되는 자기장은 전류가 흐르는 방향으로 엄지 손가락을 위치하고 오른손으로 감싸 쥐었을 때, 나머지 손가락이 가리키는 방향으로 자기장이 형성된다.
원형 코일과 솔레노이드에서의 자기장 또한 오른손의 법칙에 의해 다음과 같은 자기장이 형성된다.
솔레노이드에 전류를 흘려주면 자기장이 형성되어 자석의 N극과 S극과 같은 효과를 나타낸다.
Faraday는 전류가 흐르는 도선에 의해 자기장이 형성되므로, 그 반대로 도선 주위에 자기장을 설치하면 도선에 전류가 흐를 것이라고 생각하였다. 하지만 도선 주위에 자기장을 설치 하는 것만으로는 전류가 유도되지 않았다. 도선에 전류를 유도하기 위해서는 자기장과 도선은 상대적인 운동이 필요함을 알았다.
코일 내부에 자석의 변화에 따른 유도 전류의 생성은 다음과 같다.
자석을 고정시키고 도선을 이동시킬 때에도 같은 현상이 일어난다.
변화하는 자기장과 유도 기전력 사이의 관계는 다음과 같다.
( : 유도기전력, : 자기선속) (1)
위의 식에서 음의 부호는 “유도 기전력은 유도전류를 발생시키는 자기선속의 변화와 반대 방향이다.” 라는 Lenz의 법칙에 의한다.
a)와 같이 자기력선이 증가할 때는 자기력선을 감소시키는 방향으로 유도 전류가 발생하고,
b)와 같이 자기력선이 감소할 때에는 자기력선을 증가시키는 방향으로 유도 전류가 발생한다.
두 개의 코일에서 유도전류에 대해 알아보자.
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2013.12.10
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