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없음
본문내용
실험기구
1. 실험 받침대
2. 헬름홀츠 코일
3. 전원 장치(전류 공급모드)
4. 가우스 메터
5. 측정용 프로브
6. 프로브 클램프
7.지지 대 및 이동 장치
8. 연결선
5. 실험방법
⑴ 코일의 간격이 a=R일 때 코일들의 중심 축에서 전류의 함수로 자기장의 밀도
를 측정한다.(여기서 R은 코일의 반경, a는 두 코일사이의 거리)
1-1.헬름홀츠 코일을 측정용 판 위에 설치한다. 코일 간격을 a=R로 설치한다.
전원과 각 코일이 직렬로 연결되도록 한다.(a는 코일간격, R은 코일의
반경)
1-2.코일을 설치할 때 지지 레일에 코일 받침대가 맞닿도록 밀어 설치한다.
수평 프로브를 지지 대와 이동 장치에 설치한다. 이때 프로브의 면이
수직으로 놓이도록 조절한다.
1-3.전원장치의 스위치를 켜고 전류를 증가시키면서 가우스 메터의 측정
치를 기록한다.(이때 전류의 방향에 의해 측정치 값이 다르므로 측정
치가 크게 나오는 방향으로 설치하여 측정한다. 전류의 방향을 바꾸
려면 전원의 양 단자를 바꾸어 연결시킨다.- 전원 단자를 바꾸어 연결
할 때 반드시 전류를 최소로 한 다음에 단자를 바꾼다.)
1-4.전류대 자기장의 함수로 그래프를 그리고 기울기로부터 진공 중의 투자
율을 계산한다.
⑵ 코일의 간격이 a=R일 때 z축을 따라 자기장 밀도를 측정한다.
2-1.코일을 측정용 판 위에 설치하고 연결선을 이용하여 전원장치와 연결
한다. 이때 코일이 직렬로 연결되도록 한다.
2-2.수평 프로브를 양 코일의 중앙에 오도록 설치한다.
2-3.전원 장치와 가우스 메터의 스위치를 켠다.
2-4.전원 장치의 전류를 5A로 설정한 다음 프로브를 축 방향으로 이동하면
서 측정 위치에 따른 가우스 메터의 측정치를 기록한다.
(측정 전에 프로브의 측정치가 크게 나오는 방향을 잡기 위하여 전류의 방향을 바꾸어 가면서 자기장 밀도를 측정하여 측정치가 크게나오는 방향으로 전류가 흐르게 하여 설치한다.)
그림.3 코일 간격이 a=R의 경우의 양 코일의 중심에서의 자기장 측정
⑶ 코일간의 위치에 따른 축 방향에 따른 자기장 밀도 측정
3-1.코일간의 간격이 a = R/2의 위치에 설치한다.
3-2.전원을 연결하고, 수평 방향 프로브를 양 코일의 중앙에 오도록 위치시
킨다.
전류를 5A로 고정하고 축 방향의 위치의 함수로 자기장의 밀도를 측정
한다.
(이때 전류의 방향을 바꾸어보아 큰 측정치가 나오는 방향으로 전류가
흐르도록 하여 설치한다.)
그림.5 코일간의 간격이 a=R에서의 축 상의 자기장 성분과 반경 성분 측정
4-3.위의 배치상태에서 프르브를 수직방향 프로브로 대치한 다음 위의 과정
을 되풀이하여 반경방향의 자기장 밀도를 측정한다.
이때 원점에서 한 쪽 방향을 선택하여 측정하게 되는데 반대 방향은
대칭에 의하여 그릴 수 있다. 이때도 측정치가 크게나오는 방향으로
하고 측정을 실시한다.
⑸ a=R의 헬름홀츠 코일 배치에서 한 쪽 코일을 쇼트 시킨 상태에서 자기장의
반경 성분을 측정하고, 차례로 다른 쪽 코일을 쇼트 시키고 측정한다.
5-1.한 쪽 코일을 쇼트 시킨 상태에서 양 코일의 중앙에서의 반경 방향의
자기장밀도를 측정한다. 이때 코일 간격은 a=R이다.
5-2.차례로 다른 쪽 코일을 쇼트 시키고 반경방향의 자기장 밀도를 측정한다.
6. 결과
a = 두 코일 사이의 거리(중심과 중심)
2R = 398.5mm(지름) N = 150회 (코일이 감긴 횟수)
1. a = R일 경우 중심에서 자기장 밀도 측정
I(전류)
B(자기장)
상대적인 크기
0.52A
8
0.75A
11
1.02A
14
1.34A
19
1.60A
23
이 그래프의 기울기 = y의 증가량 / x의 증가량
= (23 - 8) / (1.60 - 0.52)
= 13.89
진공 투자율 M구하기
==> B = 0.176 M0 × N × (I / R)
1. M = 11.66
2. M = 11.00
3. M = 10.45
4. M = 10.74
5. M = 10.90
2. a = R일 경우 축방향의 자기장 밀도 측정
바깥쪽 코일에 데었을때의 밀도 = 23
두개의 코일 사이에 데었을때의 밀도 = 27
안쪽 코일에 데었을 때의 밀도 = 23
완전히 뺐을 때의 밀도 = 17
3. 코일 간격의 변화를 주어서 2번과 같은 실험
a = R / 2
a = R
a = 2R
바깥쪽 코일
28
23
18
두개코일 사이
32
27
12
안쪽 코일
28
23
18
1번 실험의 결과
이 실험은 전류의 세기에 따른 자기장의 크기를 비교한것인데 전류의 세기가 세질 수록 자기장의 크기도 커졌다. 그리고 진공투자율을 구했는데, 진공투자율 끼리도 약간식의 차이가 있었고, 전류와 자기장에 관련된 그래프를 그려서 기울기를 구해 비교했을때는 좀 큰 차이가 있었다. 오차를 구하려고 하였으나, 무엇을 기준을 해야할지 몰라 못 구했습니다.
2번 실험의 결과
이 실험은 코일의 어느 위치에서의 자기장의 크기가 센지 비교하는것이었는데 이론의 내용처럼 두 코일의 사이에 위치했을 때가 자기장이 중첩이 일어나서 다른곳보다 자기장의 세기가 컸고 양쪽 코일에서는 같은 세기가 나왔고 코일에서 완전히 벗어났을때의 자기장 세기가 가장 작았다.
3번 실험의 결과
마지막 실험은 코일의 거리를 다르게 해서 2번실험처럼 자기장을 측정해서 비교하는 것인데, 코일 사이의 거리가 가까울 수록 자기장의 세기는 커졌다. 그리고 코일 사이에서 측정했을때가 자기장의 세기가 가장 크게 나와야 하는데 너무 멀리 떨어지면 코일의 가운데 위치했을때가 한쪽 코일에 위치해서 측정했을 때보다 자기장의 세기가 작게나왔다. 코일의 거리가 멀어지면 자기장이 중첩이 일어나기가 힘들기 때문인거 같았다.
7. 토의
이번 실험은 갑자기 실험이 바뀌는 바람에 예비레포트를 미리 준비해가지고 못했다. 즉 요번 실험에 대해 준비해 간 것이 하나도 없었다. 갑자기 실험을 하려니 좀 힘들었다. 하지만 조교님이 자세하게 설명을 해주셔서 실험을 어떻게 하는지 알 수 있었다. 그래서 실험을 하는데, 처음에는 기계가 작동이 잘 되는거 같았다. 그런데, 실험을 하다 보니, 갑자기 이상한 값이 나오기 시작했다. 결국 또 자리를 바 꿔서 실험을 하게
1. 실험 받침대
2. 헬름홀츠 코일
3. 전원 장치(전류 공급모드)
4. 가우스 메터
5. 측정용 프로브
6. 프로브 클램프
7.지지 대 및 이동 장치
8. 연결선
5. 실험방법
⑴ 코일의 간격이 a=R일 때 코일들의 중심 축에서 전류의 함수로 자기장의 밀도
를 측정한다.(여기서 R은 코일의 반경, a는 두 코일사이의 거리)
1-1.헬름홀츠 코일을 측정용 판 위에 설치한다. 코일 간격을 a=R로 설치한다.
전원과 각 코일이 직렬로 연결되도록 한다.(a는 코일간격, R은 코일의
반경)
1-2.코일을 설치할 때 지지 레일에 코일 받침대가 맞닿도록 밀어 설치한다.
수평 프로브를 지지 대와 이동 장치에 설치한다. 이때 프로브의 면이
수직으로 놓이도록 조절한다.
1-3.전원장치의 스위치를 켜고 전류를 증가시키면서 가우스 메터의 측정
치를 기록한다.(이때 전류의 방향에 의해 측정치 값이 다르므로 측정
치가 크게 나오는 방향으로 설치하여 측정한다. 전류의 방향을 바꾸
려면 전원의 양 단자를 바꾸어 연결시킨다.- 전원 단자를 바꾸어 연결
할 때 반드시 전류를 최소로 한 다음에 단자를 바꾼다.)
1-4.전류대 자기장의 함수로 그래프를 그리고 기울기로부터 진공 중의 투자
율을 계산한다.
⑵ 코일의 간격이 a=R일 때 z축을 따라 자기장 밀도를 측정한다.
2-1.코일을 측정용 판 위에 설치하고 연결선을 이용하여 전원장치와 연결
한다. 이때 코일이 직렬로 연결되도록 한다.
2-2.수평 프로브를 양 코일의 중앙에 오도록 설치한다.
2-3.전원 장치와 가우스 메터의 스위치를 켠다.
2-4.전원 장치의 전류를 5A로 설정한 다음 프로브를 축 방향으로 이동하면
서 측정 위치에 따른 가우스 메터의 측정치를 기록한다.
(측정 전에 프로브의 측정치가 크게 나오는 방향을 잡기 위하여 전류의 방향을 바꾸어 가면서 자기장 밀도를 측정하여 측정치가 크게나오는 방향으로 전류가 흐르게 하여 설치한다.)
그림.3 코일 간격이 a=R의 경우의 양 코일의 중심에서의 자기장 측정
⑶ 코일간의 위치에 따른 축 방향에 따른 자기장 밀도 측정
3-1.코일간의 간격이 a = R/2의 위치에 설치한다.
3-2.전원을 연결하고, 수평 방향 프로브를 양 코일의 중앙에 오도록 위치시
킨다.
전류를 5A로 고정하고 축 방향의 위치의 함수로 자기장의 밀도를 측정
한다.
(이때 전류의 방향을 바꾸어보아 큰 측정치가 나오는 방향으로 전류가
흐르도록 하여 설치한다.)
그림.5 코일간의 간격이 a=R에서의 축 상의 자기장 성분과 반경 성분 측정
4-3.위의 배치상태에서 프르브를 수직방향 프로브로 대치한 다음 위의 과정
을 되풀이하여 반경방향의 자기장 밀도를 측정한다.
이때 원점에서 한 쪽 방향을 선택하여 측정하게 되는데 반대 방향은
대칭에 의하여 그릴 수 있다. 이때도 측정치가 크게나오는 방향으로
하고 측정을 실시한다.
⑸ a=R의 헬름홀츠 코일 배치에서 한 쪽 코일을 쇼트 시킨 상태에서 자기장의
반경 성분을 측정하고, 차례로 다른 쪽 코일을 쇼트 시키고 측정한다.
5-1.한 쪽 코일을 쇼트 시킨 상태에서 양 코일의 중앙에서의 반경 방향의
자기장밀도를 측정한다. 이때 코일 간격은 a=R이다.
5-2.차례로 다른 쪽 코일을 쇼트 시키고 반경방향의 자기장 밀도를 측정한다.
6. 결과
a = 두 코일 사이의 거리(중심과 중심)
2R = 398.5mm(지름) N = 150회 (코일이 감긴 횟수)
1. a = R일 경우 중심에서 자기장 밀도 측정
I(전류)
B(자기장)
상대적인 크기
0.52A
8
0.75A
11
1.02A
14
1.34A
19
1.60A
23
이 그래프의 기울기 = y의 증가량 / x의 증가량
= (23 - 8) / (1.60 - 0.52)
= 13.89
진공 투자율 M구하기
==> B = 0.176 M0 × N × (I / R)
1. M = 11.66
2. M = 11.00
3. M = 10.45
4. M = 10.74
5. M = 10.90
2. a = R일 경우 축방향의 자기장 밀도 측정
바깥쪽 코일에 데었을때의 밀도 = 23
두개의 코일 사이에 데었을때의 밀도 = 27
안쪽 코일에 데었을 때의 밀도 = 23
완전히 뺐을 때의 밀도 = 17
3. 코일 간격의 변화를 주어서 2번과 같은 실험
a = R / 2
a = R
a = 2R
바깥쪽 코일
28
23
18
두개코일 사이
32
27
12
안쪽 코일
28
23
18
1번 실험의 결과
이 실험은 전류의 세기에 따른 자기장의 크기를 비교한것인데 전류의 세기가 세질 수록 자기장의 크기도 커졌다. 그리고 진공투자율을 구했는데, 진공투자율 끼리도 약간식의 차이가 있었고, 전류와 자기장에 관련된 그래프를 그려서 기울기를 구해 비교했을때는 좀 큰 차이가 있었다. 오차를 구하려고 하였으나, 무엇을 기준을 해야할지 몰라 못 구했습니다.
2번 실험의 결과
이 실험은 코일의 어느 위치에서의 자기장의 크기가 센지 비교하는것이었는데 이론의 내용처럼 두 코일의 사이에 위치했을 때가 자기장이 중첩이 일어나서 다른곳보다 자기장의 세기가 컸고 양쪽 코일에서는 같은 세기가 나왔고 코일에서 완전히 벗어났을때의 자기장 세기가 가장 작았다.
3번 실험의 결과
마지막 실험은 코일의 거리를 다르게 해서 2번실험처럼 자기장을 측정해서 비교하는 것인데, 코일 사이의 거리가 가까울 수록 자기장의 세기는 커졌다. 그리고 코일 사이에서 측정했을때가 자기장의 세기가 가장 크게 나와야 하는데 너무 멀리 떨어지면 코일의 가운데 위치했을때가 한쪽 코일에 위치해서 측정했을 때보다 자기장의 세기가 작게나왔다. 코일의 거리가 멀어지면 자기장이 중첩이 일어나기가 힘들기 때문인거 같았다.
7. 토의
이번 실험은 갑자기 실험이 바뀌는 바람에 예비레포트를 미리 준비해가지고 못했다. 즉 요번 실험에 대해 준비해 간 것이 하나도 없었다. 갑자기 실험을 하려니 좀 힘들었다. 하지만 조교님이 자세하게 설명을 해주셔서 실험을 어떻게 하는지 알 수 있었다. 그래서 실험을 하는데, 처음에는 기계가 작동이 잘 되는거 같았다. 그런데, 실험을 하다 보니, 갑자기 이상한 값이 나오기 시작했다. 결국 또 자리를 바 꿔서 실험을 하게
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