일반물리학2 : 암페어법칙(자기장측정 - 직선도선, 원형도선, 솔레노이드)
(1) 직선도선
실험 시 직선도선에 흐르는 전류는 5A, 도선과 센서 사이의 거리는 0.5cm로 설정하고 실험을 실행하였다. 자기장의 세기 측정값과 이론값의 차이를 알아보기 위해 다음의 자기장 세기 식을 사용하였다.
B(r)=μI/2πr (μ=4π×10⁻⁷T∘m/A : 진공 중 투자율) [수식 1]
수식 1을 이용하여 이론값을 구했고 구한 이론값과 이론값, 측정값의 오차율은 다음과 같다.
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r(cm) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
B (0.0001T) |
0.6 |
0.5 |
0.5 |
0.4 |
0.3 |
|
이론값 B |
1 |
0.5 |
0.3 |
0.25 |
0.2 |
|
오차율 |
0.4 |
0 |
0.6 |
0.6 |
0.5 |
(2) 원형도선 (R=4cm)
실험 시 원형도선에 흐르는 전류는 5A로 하고 실험을 진행하였다. 원형도선에 흐르는 자기장의 세기 측정값과 이론값의 차이를 알아보기 위해 다음의 자기장 세기 식을 사용하였다.
B(r)=μIR²/2(R²+r²)√(R²+r²) (μ=4π×10⁻⁷T∘m/A : 진공 중 투자율) [수식 2]
수식 2를 이용하여 이론값을 구했고 구한 이론값과 이론값, 측정값의 오차율은 다음과 같다.
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r(cm) |
1 |
2 |
3 |
4 |
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B(T) |
0.5 |
0.4 |
0.2 |
0.1 |
|
이론값 B |
0.5 |
0.3 |
0.3 |
0.2 |
|
오차율 |
0 |
0.3 |
0.3 |
0.5 |
(3) 원형도선 (R=3cm)
실험 시 원형도선에 흐르는 전류는 5A로 설정하고 실험을 진행하였다. 원형도선에 흐르는 자기장의 세기 측정값과 이론값의 차이를 알아보기 위해 다음의 자기장 세기 식을 사용하였다. 수식 2를 이용하여 이론값을 구했고 구한 이론값과 이론값, 측정값의 오차율은 다음과 같다.
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r(cm) |
1 |
2 |
3 |
|
B(T) |
0.6 |
0.4 |
0.1 |
|
이론값 B |
0.4 |
0.2 |
0.1 |
|
오차율 |
0.5 |
0.5 |
0 |
(4) 솔레노이드
실험 시 솔레노이드에 흐르는 전류는 5A로 설정하고 실험을 진행하였다. 솔레노이드에 흐르는 자기장의 세기 측정값과 이론값의 차이를 알아보기 위해 다음의 자기장 세기 식을 사용하였다.
B(l)=0.5μnI{(b/√b²+l²)+(a/√a²+l²)}
(μ=4π×10⁻⁷T∘m/A : 진공 중 투자율, n : 감은 코일수)
(a,b : 코일 양단의 x축 위상) [수식3]
수식 3를 이용하여 이론값을 구했고 구한 이론값과 이론값, 측정값의 오차율은 다음과 같다.
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l(cm) |
0 |
4.6 |
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B(T) |
0 |
0.044 |
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이론값 B |
0 |
0.057 |
|
오차 |
0 |
0.06 |
6. 결과분석
(1) 직선 도선
(2) 원형도선 (R=4cm)
(3) 원형도선 (R=3cm)
(4) 솔레노이드
