[a+]물리실험-[전류와 전류 사이]

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목차

1. 실험의 목적 및 의의

2. 배경 이론

3.실험 과정 및 결과

본문내용

.2
0.85
기울기:0.461m/A
4.DISCUSSION
이번 실험은 전류가 흐르는 솔레노이드 안에 위치한 전류 천칭이 자기 마당에 의해 받는 돌림힘이 존재함을 이해하고 이를 직접 실험해 보는 것이었다. 우선 이론적인 면을 살펴보면 위에서 살펴본 바와 같이 전류 천칭이 받는 돌림힘은 자기마당에 의한 돌림힘과 이 돌림힘에 의해 천칭이 돌아갔을 때 받는 천칭의 중력,즉 무게에 의한 힘의 평형으로 볼 수 있다.
따라서 위의 식에서 τm ≒ Mgry/L와 를 이용해 볼 수 있다. 이 실험에서 측정한 값인 을 알고 나머지 값들은 모두 재 놓았으므로 쉽게 그 관계를 따져 볼 수 있다. 즉 의 값은 에 비례하는 형태인 로 주어진다.
솔레노이드의 전류
기울기(
0.5A
0.01 m/A
1.0A
0.121m/A
1.5A
0.3403m/A
2.0A
0.461m/A
이제 이를 토대로 실험 결과를 살펴 보면 다음과 같다.
옆의 결과를 살펴보면 대략적인 비례관계를 볼 수는 있으나 정확한 상숩배로 주어지지는 않음을 알 수 있다. 이는 위의 식을 살펴 보면 쉽게 알 수 있는데 식에서 나머지의 값은 모두 같게 주어지나 는 각각에 따라 변하게 되기 때문이다.
솔레노이드의 전류
의 값
0.5A
1.85
1.0A
0.01
1.5A
0.03
2.0A
0.04
각각의 실험 결과에서 천칭의 전류가 2.0A인 경우들만을 살펴 보면 의 값은 각각 다음과 같이 구할 수 있다. 중심축에서 가리키개 끝까지의 거리를 s라 하면 그 값은 으로 주어지게 되므로 다음과 같이 구해볼 수 있다.
이 결과를 살펴보면 1.0A일 경우와 0.5A일 경우 의 값이 1.0A일 경우 약 5.4배 이므로 이는 실험에서 측정한 결과와 잘 일치한다.(는 에 비례하므로 기울기 값은 0.5A일 경우의 약 10.8배가 되어야 하는데 이 값은 실험 결과와 비슷하게 나타나고 있음을 볼 수 있다.) 또한 1.5A일 경우과 2.0A인 경우에도 이 의 각각 값은 결과와 잘 비례함을 알 수 있다.
솔레노이드의 전류
의 값
의 값(천칭의 중력에 의한 값)
0.5A
2.28
2.40
1.0A
4.92
5.28
1.5A
2.22
1.56
2.0A
3.94
2.04
이제 마지막으로 구해 놓은 값들로 의 값을 각각의 경우 천칭의 전류가 2.0A 일 경우에 구해 보도록 하자.솔레노이드의 반지름 r= 0.035m (안쪽)이므로 각각의 는 다음과 같이 주어진다.
표에서의 왼쪽 의 값은 솔레노이드의 자기마당에 의한 값이고 오른쪽은 천칭의 중력에 의한 값으로 보는 바와 같이 비슷한 값을 가짐을 알 수 있다.
실험에서 얻어진 값들에 발생하는 오차는 다음과 같이 해석 할 수 있다. 우선적으로컴퓨터와 같은 장비를 이용한 것이 아니라 사람이 직접 눈으로 자의 눈금을 재었기 때문에 오차가 날 수 있다는 점이다.전류가 크게 흐를 경우는 크게 상관이 없을수 도 있으나 전류가 작게 흐를 경우에는 사람의 눈으로는 그 변위를 확인할 수 없을 정도로만 그 값이 변하였기 때문에 오차가 발생하게 되었을 것이다.또한 천칭이 작은 공기의 흐름에도 민감하게 반응 하여서 평형을 잘 유지하지 못하여서 눈금을 읽는데에 많은 어려움이 있었던 점도 들 수 있겠다.
실험 중에 천칭이 평형을 유지하지 못하고 약간 움직일 때 천칭에 흐르는 전류의 값이 변하는 것을 볼 수 있었는데 이는 솔레노이드에 의해 이끌리는 전류가 천칭이 움직임에 따라 그 값이 변하기 때문으로 이해할 수 있겠다.
이번 실험에서 아쉬웠던 점은 실험 예비 보고서에는 솔레노이드의 전류가 2.5A인 경우까지 실험을 해 보라고 되어 있었으나 실제로는 솔레노이드의 전류가 2.2A이상 올라가지 않아 실험을 하지 못했던 점을 들 수 있겠다.

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