기초 자기장, 전자기유도 실험-결과보고서

[1]실험목졵
균일한 자기장 내에서의 전하의 운동, 전류 도선이 주위에 형성하는 자기장, 페러데이의 유도법칙, 맴돌이 전류, 강자성체의 성질 등과 관련하여 간단한 Demo 실험을 수행하고, 그 관찰 결과로부터 자기장과 전자기 유도에 대한 이해를 얻는다.

[2]실험값
(1) 실험 1 – 균일한 자기장에 수직하게 입사한 하전입자의 운동관찰

물음 1: 자기장 내에 수직하게 입사한 하전입자는 원궤도 운동을 하는가?

하전입자가 자기장에 수직으로 입사하면 그림 3처럼 전자에 작용하는 자기력이 원궤도 운동의 구심력으로 작용한다. 실험에서 코일로 자기장을 만들어 수직으로 전자를 입사한다. 이 때 그림1과 2의 전자띠를 보면, 전자들이 원궤도의 중심으로 일정한 구심력을 받기 때문에 구형으로 전자들이 운동하는 것을 파악할 수 있다.

물음 2: 전류를 증가시켜 자기장을 크게 하면, 원궤도의 반경은 이전과 어떠한가?
위 식을 보면 전자띠의 반지름과 자기장이 반비례 관계임을 알 수 있다. 이때 자기장은 전류에 비례한다. 그러므로 전류왿� 반지름을 반비례관계라고 볼 수 있다. 실제로 A1/A2=1.47, r2/r1=1.42 이므로 반비례관계인 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 전류를 증가시키면 원궤도의 반경은 이전에 비해 줄어든다.

물음 3: 전압을 증가시켜 전자의 속력을 크게 하면, 원궤도의 반경은 이전에 비해 어떠한가?

위 식을 보면 속력은 전압의 제곱근에 비례하는 것을 알 수 있다. 이때 원궤도반경은 속력에 비례함으로, 원궤도 반경은 전압의 제곱근에 비례하는 것을 알 수 있다. 그러므로 전압을 증가시키면 원궤도는 이전에 비해 증가한다.

(2) 실험 2 – (a)전류가 흐르는 도선이 그 주위에 자기장을 형성하는 것을 관찰하고 이를 이용하여 지구 자기장의 수평성분 값 측정

물음 4: 도선에 흐르는 전류로 인한 자기장의 방향을 추정해봐라.
그림 4에서 자기장은 도선 위에서 오른쪽으로 향하는 것을 알 수 있다.