물리학실험 - 전류가 만드는 자기마당
1. 실험 목적
전하들의 이동을 전류라고 부르며 정량적으로는 단위 시간 동안에 단면을 통과하는 총 전하량으로 정의한다. 따라서 전류의 단위는 C/s (쿨롱/초) 로 이를 A(암페어) 라고 쓴다. 자유 공간 상에서 전하들이 운동하는 특별한 경우들이 있지만(예: 입자가속기나 TV 브라운관 내) 대부분의 경우는 금속 내에 존재하는 자유전자들이 움직일 수 있는 도체로 된 선(도선)을 통해서 전류를 흘리게 된다.
전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기마당이 생긴다. 이를 확인할 수 있는 가장 손쉬운 방법은 나침반을 전류가 흐르는 도선 주위로 가져와 보는 것이다.
에르스텟(H. C. Oersted)은 1820년 9월 11일 자침이 전류에 의해 영향받는 것을 우연히 발견했다. 이 소식을 들은 앙페르(A. M. Ampere)는 일주일 뒤인 9월 18일 Academie des Sciences 에 이에 대한 완벽한 설명을 실은 논문을 제출하였다.
또, 실험실에서 원하는 자기마당을 얻는 대표적인 방법인 전자석은 이 현상을 이용한 것이다. 이로부터 전하가 일으키는 전기 현상과 전하의 흐름 즉, 전류가 일으키는 자기 현상이 서로 상관되어 있음을 짐작할 수 있다.
이 실험에서는 직선 도선에 전류를 흘리고 주위의 자기마당을 홀-센서를 사용하여 측정한다. 이때 전류의 크기, 방향 및 전류가 흐르는 도선으로부터의 거리, 위치에 따른 자기마당의 변화를 조사하여 비오-사바르(Biot-Savart)의 법칙과 앙페르(Ampere)의 법칙을 확인한다.
전류가 흐르는 직선 도선의 주위에는 동심원 상으로 자기마당이 생기는 것을 주위에 뿌린 쇳가루들의 정렬 모양에서 알 수 있다. 이때 생겨난 자기마당의 방향과 또, 자기마당의 크기가 도선으로부터의 거리에 따라 어떻게 변하는지 알 수 있겠는가
2. 실험 개요
· 전류에 의해 자기마당이 생기는 것을 확인한다.
· 전류에 의한 자기마당의 특성을 조사한다.
- 전류의 방향과 크기에 어떻게 의존하는가
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2014.04.18
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