[일반물리실험2] 4. 전류계 만들기

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[일반물리실험2] 4. 전류계 만들기에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

준전류가 만든 자기장”과 “지구 자기장”의 비율에 의해 결정된 것임을 생각하라.) 100 mA일 때와 250 mA일 때의 눈금을 예측해서 표시한다.
위의 실험에서 125mA의 전류가 흐를 때 나침반 바늘의 각도는 약 45도였다. 그러므로 전류가 100mA일 때 , 각도는 이다. 전류가 250mA일 때 , 각도는 이다.
2. 제작 시 고려할 사항
이 전류계를 두고 초등학생도 쉽게 만들 수 있는 전류계라고 소개하곤 있지만, 제대로 된 전류계를 만드려면 생각해야 할 것이 아주 많다. (정확한 전류계를 설계할 수 있다면 대단한 실력자라고 자부해도 좋다!)
예를 들어 이런 질문을 해 볼 수 있다.
(1) 전류를 흘리기 전에 바늘은 특정한 방향을 향하고 있어야 하는가? 아니면, 바늘이 어디있든지 상관없이 전류를 흘리면 특정한 위치로 이동하는가?
전류를 흘리기 전에 나침반은 항상 북쪽을 향하고 있어야 한다. 나침반에 전류를 흘리기 시작하면, 전류가 만든 자기장의 방향에 따라서 나침반 바늘이 가리키는 방향과 각도 또한 달라진다.
(2) 나침반의 바늘을 움직이는 자기장은 정확히 어느 위치의 자기장인가? 바늘의 중심? 바늘의 머리 부분? 바늘의 꼬리부분? 또는 전체의 평균값?
나침반의 바늘은 지구의 자기장에 의해 북쪽을 가리키고 있다. N극을 가리키는 바늘은 북쪽으로 끌리고 S극을 가리키는 방향은 남쪽으로 끌린다. 이처럼 나침반의 바늘을 움직이는 자기장은 전체적으로 작용하기 때문에 전체의 평균값이다.
(3) 일반적인 전류계는 전류가 2배가 되면 바늘의 회전각도 2배가 된다. 어떻게 만들었기에 그렇게 될까?
이 실험에서 바늘의 회전 각도는 지구의 자기장과 전류에서 나온 자기장이 만들어낸 벡터의 합이므로 이다. 따라서, 전류가 2배가 되면 솔레노이드에 의한 자기장 (N : 전체 감은 수, L : 전체 길이, I : 전류)에 따라 자기장이 2배가 된다고 하더라도 나침반 바늘의 회전각은 2배가 되지 않는다.
그러나, 일반적인 전류계에서는 전류가 2배가 되면 나침반 바늘의 회전각도 또한 2배가 된다. 전류계는 철심에 감아놓은 코일을 자기장 속에 두고 전류를 흘릴 때, 전류계의 코일은 전류와 수직한 방향으로 전류의 세기에 비례하는 힘을 받는다. 이 힘에 의해서 코일이 회전하게 되고 회전축에 달아 놓은 용수철의 탄성력과 코일이 자기장으로부터 받는 힘이 같아지면 멈추게 된다. 일반적인 전류계는 나침반과 달리 지구 자기장의 영향을 받지

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일반물리실험,   전류계