[지구자기장 측정 실험]
1. 목 적
서로 수직인 세 축을 중심으로, 도선이 감긴 원형고리를 회전시켜서 얻어지는 유도기전력으로부터 지구자기장을 측정한다.
2. 기 구
Sensor-CASSY(신호를 받아들이는 장치), CASSY Lab(소프트웨어), V-box, 도선이 감긴 원형고리, 회전 모터, PC.
3. 이 론
자기장 속에서 도선이 감긴 원형 고리가 돌면 코일을 지나는 자기선속이 연속적으로 변화하고, 이 변화는 유도기전력을 발생시킨다. 그 크기는 다음의 패러데이 법칙으로 계산할 수 있다.
(1)
여기서 는 자기선속(magnetic flux)이고 는 유도기전력이다. 도선이 N번 감겨있고 반지름이 R인 원형 고리가 균일한 자기장 속에 있다고 하자. 고리의 중심축 방향(고리 면에 수직인 방향)과 자기장 방향 사이의 각도를 라 하면, 번 감긴 코일을 지나는 총 자기선속 는
이다. 만약 자기장에 수직인 한 지름을 회전축으로 하여 원형고리가 일정한 각속도 로 회전한다면 위 식은
(2)
로 나타낼 수 있다.
패러데이 법칙으로부터 유도 기전력 U는 다음과 같이 표현된다.
(3)
여기서 최대 기전력 는 일 때의 기전력이다. 그러므로 자기장 B는
(4)
로 표현할 수 있다.
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2014.05.23
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