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공학기초물리실험 - 암페어 법칙(자기장측정)
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공학기초물리실험 - 암페어 법칙(자기장측정)
1. 실험 목적
직선도선, 원형도선 및 솔레노이드 코일에 전류가 흐를때 도선주위의 자기장의 세기를 측정하여 이론적인 자기장 분포 곡선과 일치하는가를 알아보고 암페어의 법칙 및 비오-사바르의 법칙이 성립하는가를 확인한다.
2. 이 론
(1) 직선도선 직선도선에 전류 I 가 흐를때 도선 주위에 생기는 자기장 B 는 암페어 법칙에 의해
∮B.dℓ = oI, B(2r) = oI
그러므로 도선으로부터 거리 r 되는 지점의 자기장은
B(r) = oI / 2r ---------(1)
여기서, 0 = 4×10-7 (tesla·meter)/amp 이며 진공중의 투자율(permeability) 이라한다.
(2) 원형도선
반경 R 의 원형도선에 전류 i 가 흐를 때, 중심축 상의 임의의 점 P 에서 자기장의 세기 B를 계산해 보자. 도선요소 dℓ에 의한 벡터 dB 는 비오-사바르의 법칙에 의해
-------(2)
벡터 dℓ과 r 은 수직이므로
이다. 벡터 dB 는 dBx 와 dBy 로 성분으로 나눌 수 있고 dBy 성분은 대칭성으로 부터 환선
전체에 대해 합하면 0 이 될 것이다. 그러므로 x축 방향의 자기장 성분만 고려하면,
B =∫dBx =∫dB sin
그러므로 이 식에 위의 식 dB 를 대입하고 sin=R/r 을 대입하면
---------(3)
원형도선의 중심과 반지름 만큼의 거리에서 자기장은 다음과 같다.
(3) 솔레노이드
매우 긴 솔레노이드(Solenoid) 내부에서의 자기장은 암페어 법칙에 의해
B = 0nI -------(4)
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2014.09.26
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