[일반물리학실험] (결과) 유도기전력 : 자기다발 속에 코일이 놓이면 기전력이 유도, 유도기전력이 자기장의 크기, 코일의 단면적 및 코일의 감긴 횟수에 따라 어떻게 변하는지를 측정하여 패러데이 유도법칙 이해

소개글

[일반물리학실험] (결과) 유도기전력 : 자기다발 속에 코일이 놓이면 기전력이 유도, 유도기전력이 자기장의 크기, 코일의 단면적 및 코일의 감긴 횟수에 따라 어떻게 변하는지를 측정하여 패러데이 유도법칙 이해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목적

실험원리

실험기구 및 재료

실험방법



1.측정값

2.실험 결과

3.결과에 대한 논의

4.결론

5.참고문헌 및 출처

본문내용

Faraday 유도법칙에 따라
E=-d(N0)/dt
로 주어진다.
따라서, 교류 전류 I=Isinwt가 흐르는 매우 긴 솔레노이드 내부에 또 다른 코일이 놓여 있다면 이 코일을 지나는 자기다발 0i=BAi=μ0niAi가 되고 코일에 유도되는 기전력 Ei는 -μ0wNiAinIcos(wt)가 된다.
이때 Ni는 코일의 감은횟수, Ai는 코일의 단면적이다.
Eiac=μ0wNiAinIac이다.
실험기구 및 재료
-멀티미터 2대, 솔레노이드 6개, 함수발생기, 자
실험방법
-(1)내부솔레노이드 코일의 깊이와 유도기전력
1.함수발생기의 진동수를 100Hz에 맞춘다.
2.외부 솔레노이드 코일의 직경과 길이를 측정한다.
3.내부 코일 하나를 선택하여 코일의 직경, 코일의 길이를 측정한다.
4.멀티미터와 솔레노이드 함수발생기를 연결한다.
5.함수발생기의 진폭을 조정하여 외부 솔레노이드 코일의 전류를 100mA에 맞춘다.
6.내부 코일을 외부 솔레노이드코일에 천천히 넣는다. 이때 내부 코일의 깊이를 5cm 간격으로, 내부코일이 외부 솔레노이드 코일의 중심에 위치할 때까지 단계별로 증가시키며 유도기전력을 측정한다.
(2)솔레노이드 코일의 전류와 유도기전력
1.위 실험과 같이 장치를 연결하고 외부 솔레노이드 코일 내에 내부 코일을 밀어 넣는다.
2.외부 솔레노이드 코일의 전류를 0mA부터 20mA간격으로 100mA까지 바꾸면서 내부 코일의 유도기전력을 측정한다.
(3)진동수와 유도기전력
1.외부 솔레노이드 코일의 전류를 100mA에 맞춘다.
2.함수발생기의 진동수를 100Hz부터 100Hz간격으로 500Hz까지 바꾸면서 내부 코일의 유도기전력을 측정한다.
(4)코일의 단면적과 유도기전력
1.코일의 감긴 횟수는 같고 단면적이 서로 다른 3개의 내부 코일을 선택하고 각각의 코일 직경과 코일의 길이를 측정한다.
2.장치를 연결하고 외부 솔레노이드 코일의 전류를 100mA에 맞춘다.
3.3개의 내부 코일을 번갈아 외부 솔레노이드에 넣고 유도기전력을 측정한다.
(5)코일의 감긴 횟수와 유도기전력
1.단면적은 같고 감긴 횟수가 서로 다른 3개의 내부 코일을 선택하고 각각의 코일 직경과 코일의 길이를 측정한다.
2.장치를 연결하고 외부 솔레노이드 코일의 전류를 100mA에 맞춘다.
3.3개의 내부 코일을 번갈아 외부 솔레노이드에 넣고 유도기전력을 측정한다.
1.측정값
진동수=100Hz
외부 솔레노이드 코일의 직경=0.076m
외부 솔레노이드 코일의 단면적=0.005m2
외부 솔레노이드 코일의 감은 횟수=930회
외부 솔레노이드 코일의 길이=0.500m
외부 솔레노이드 코일의 단위길이당 감긴 횟수=1860회/m
(1)내부 솔레노이드 코일의 깊이와 유도기전력
-내부 코일의 직경 : 0.03m
-내부 코일의 단면적 : 0.0007m2
-내부 코일의 감긴 횟수 : 558회
깊이(m)
Eiac(V)
Eiac이론(V)
0
0.05m
0.018V
0.160V
0.10m
0.014V
0.080V
0.15m
0.010V
0.053V
0.20m
0.006V
0.040V
0.25m
0.002V
0.032V
0.30m
0.000V
0.027V
전류 Iac=0.0464A
(2)솔레노이드 코일의 전류와 유도기전력
-내부 코일의 직경 : 0.03m
-내부 코일의 단면적 : 0.0007m2
-내부 코일의 감긴 횟수 : 558회
Iac(A)
Eiac(V)
Eiac이론(V)
0
0.1006A
0.050V
0.0577V
0.0804A
0.040V
0.0461V
0.0604A
0.030V
0.0346V
0.0404A
0.019V
0.0232V
0.0202A
0.009V
0.0116V
0.0066A
0.000V
0.0038V
(3)진동수와 유도기전력
-외부 솔레노이드 코일의 전류=0.0736A
-내부 코일의 직경=0.03m
-내부 코일의 단면적=0.0007m2
f(Hz)
Eiac(V)
Eiac이론(V)
0
100Hz
0.033V
0.042V
200Hz
0.067V
0.084V
300Hz
0.098V
0.127V
400Hz
0.125V
0.169V
-내부 코일의 감긴 횟수=558회
(4)코일의 단면적과 유도기전력
-진동수=100Hz
-내부코일의 감긴 횟수=558회
-전류 Iac=0.0739A
직경(m)
단면적(m2)
Eiac(V)
Eiac이론(V)
0
0.030m
0.0007m2
0.034V
0.042V
0.035m
0.0010m2
0.051V
0.061V
0.040m
0.0013m2
0.073V
0.079V
단면적 0.0007m2일 때 상대오차:(0.042V-0.034V)/(0.042V) X100=19.0%
(5)코일의 감긴 횟수와 유도기전력
-진동수=100Hz
-내부코일의 직경=0.04m
-내부코일의 단면적=0.0013m2
-전류 Iac=0.0747mA
내부 코일의 감긴 횟수(N)
Eiac(V)
Eiac이론(V)
0
558회
0.073V
0.080V
800회
0.101V
0.164V
1100회
0.134V
0.310V
558회일 때 상대오차: (0.080V-0.073V)/(0.080V) X100 = 8.75%
2.실험 결과
첫 번째 실험에서는 외부 솔레노이드에서 내부로 집어넣는 깊이가 길어 질수록 유도 기전력이 감소한다.
두 번째 실험에서는 전류의 실효값이 작아 질수록 유도기전력도 감소하는 것을 알 수 있고, 세 번째 실험에서는 진동수가 증가할수록 유도기전력이 증가하는 것을 확인 할 수 있다.
네 번째 실험에서 단면적이 달라짐에 따라 유도기전력의 크기가 변하는데 단면적이 커질수록 유도기전력도 증가한다.
다섯 번째 실험에서는 코일을 감은 횟수와 유도기전력의 크기를 비교하였는데 감은 횟수가 증가할수록 유도기전력도 증가했다.
증가뿐만 아니라 반대로 단면적이나 코일 감는 횟수를 줄이면 유도기전력은 감소한다.
3.결과에 대한 논의
우리 조의 경우 첫 번째 실험에서 오차가 큰 것을 알 수 있는데 실험당시 멀티미터를 교류로 두고 전류의 실효 값을 측정해야 하는데, 실수로 직류로 해놓고 실효전류를 적고나서 잘못된 것을 알고 멀티미터를 교류측정으로 수정한 후 실효값을 다시 구해야하는데 깜빡하고 수정을 하지 못해서 다른 실험에 비해 오차가 크게

키워드

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