자기장하에서의 힘

소개글

자기장하에서의 힘에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 초록

2. 실험개요⑴ Fundamentals of physics 7th edition, Halliday, Resnick, Walker, 2005, p750~p751
⑵ 하이탑 물리 Ⅱ, 김종권, 이강석, p571~p574
⑶ 최신물리, 최종락, 신병현, 2004, p328~p330

3. 실험이론

4. 실험방법

5. 실험결과 및 분석

6. 결론 및 고찰

7. 참고문헌 및 참고사이트

본문내용

6. 결론 및 고찰
(1) 결론
이번 실험은 전류천칭을 이용하여 전류가 흐르는 도선이 자기장 속에서 받는 힘을 측정하고, 이를 통해 자기밀도와 진공투자율을 구하는 실험이었다.
실험을 통해 얻은 진공투자율의 값은 였고, 이것은 이론값인 와 24.7%의 상대오차를 보였다.
또한 중력에 의한 토크와 자기력에 의한 토크를 비교하는 실험에서 두 값이 거의 비슷하게 나옴을 알 수 있었다.
그리고 세 번째 실험을 통해 데이터들 간의 관계를 알 수 있었다.
① ② ③
이를 통합하면 다음과 같다.
여기서 실험이론의 식 을 변형시키면
→
으로, 이번 실험에서 얻은 결론이 이론과 일치함을 알 수 있다.
(2) 고찰
진공투자율의 측정값은 이론값보다 작았고, 이론값에 대해 24.7%의 상대오차를 보였다. 이는 실험 중에 각종 오차의 원인에 의해서 오차가 발생했다고 생각 할 수 있다. 일단 전체적으로 값이 적게 나왔으므로 투자율의 식에서 분모부분의 값이 큰 경우와 분자부분의 값이 작은 경우를 생각 해 볼 수 있다.
우선 추의 질량의 경우 그 값이 너무 작기 때문에 측정과정에서 오차가 생겼을 수 있다. 추의 위치도 오차원인이 될 수는 있으나 주어진 위치에 얹어놓고 측정한 것이기 때문에 그리 크지 않았을 것이다. 분모부분을 생각해 보면 과 ,에 의한 상수 값은 오차원인이 될 수 없다. 오차의 원인으로 가장 의심되는 부분은 와 의 부분이다. 비록 측정값이 숫자로 표시되기는 했지만 그 값이 매순간마다 심하게 변하였고, 사용시간이 길어지면 경고등이 켜지는 등 안정적으로 전류를 공급하지 못하는 것 같았다.
하지만 무엇보다도 가장 큰 영향을 준 것은 전류천칭의 평형일 것이다. 실험을 하기 전 전류천칭의 평형을 맞추어야 하는데 여간 힘든 일이 아니었다. 그리고 자기력으로 인해 기울어진 천칭이 추에 작용하는 중력으로 인해 평형이 될 때의 전류를 찾는 것도 무척 어려웠다. 만약 오른쪽 그림과 같이 전류천칭이 y축에 대해 만큼 기울었다면,
가 되어
이 된다. 그러므로 진공투자율의 측정값은 진공투자율의 이론값보다 작게 측정된다.
또한, 실험결과 1을 보면, 이번 실험에서 자기력에 의한 토크가 모두 중력에 의한 토크보다 크게 나왔다. 여기서 자기력에 의한 토크는 진공투자율의 이론값을 사용해서 구하였으므로 토크의 이론값이라고 볼 수 있다. 그러므로 중력에 의한 토크가 자기력에 의한 토크보다 작았던 이유는 진공투자율의 값이 작게 측정된 이유와 같다.
이 밖에도, 불균일한 헬름홀츠 코일 내의 자기장, 전류천칭과 지지대의 마찰계수가 작아 지지대가 움직임으로서 발생하는 오차 등을 생각해 볼 수 있다.
7. 참고 문헌 및 참고 사이트
⑴ Fundamentals of physics 7th edition, Halliday, Resnick, Walker, 2005, p750~p751
⑵ 하이탑 물리 Ⅱ, 김종권, 이강석, p571~p574
⑶ 최신물리, 최종락, 신병현, 2004, p328~p330
⑷ 물리학과 교육 실험실 : http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/

키워드

자기장,   진공투자율,   자기력,   자기밀도,   토크,   전류,   전류천칭,   헬름홀츠