17. 자기력 실험 (magnetic force)

17. 자기력 실험 (magnetic force)

◎ 실험 목적
   - 영구자석 사이에 있는 도선에 전류가 흐를 때 도선이 받는 힘을 측정하여 전류와 도선의 길이
    그리고 자기장에 따른 자기력의 변화를 확인한다.

◎ 자기장
   - 자석 주위에 나침반을 높으면 나침반 자침이 자기력을 받아 일정한 방향으로 배열된다.   
     자석은 그 주위에 자기력을 미치는 공간을 만드는데 이와 같이 자기력이 마치는 공간을
     자기장(magnetic field)이라고 한다. 

자기장의 방향

  직전 도선에 전류가 흐르면 주위에 도선을 중심으로 한 동심원 모양의 자기장이 생긴다.

전류가 흐르는 직선 도선 주위의 자기력선과 자기장 방향

  오른나사 법칙 - 오른나사를 전류의 방향으로 진행 할때 나사가 돌아가는 방향이 자기장의 방향이다.

오른나사 법칙

◎ 자기장과 움직이는 전하

자기장과 움직이는 전하

균일한 자기장B 안으로 전하량 q의 전하가 수직 하게 들어가면 윗 방향으로 힘을 받는다.

◎ 자기력의 크기

  - 자기장의 세기를 B, 전류의 세기를 I 자기장 내에 들어 있는 도선을 길이를 L 자기장과 도선이 이루는 각을 θ라고
하면 이 도선에 작용하는 자기력 F는 

 

◎ 실험 장비

자기력 실험

자석과 도선세트

◎ 실험 방법

기본 설정
1. 사진과 같이 장비를 설치
2. 전류가 흐르지 않는 상태에서 저울을 0점 조절한다.
3. 전류를 흘려 주면서 저울의 값을 읽는다

실험 1. 전류와 자기력  
 - 자석을 고정하고 전류를 0~3A까지 증가시키면서 저울의 값을 읽어 힘으로 변환한다.

실험 2. 도선의 길이와 자기력 
  - 전류는 2A로 고정, 도선 세트의 도선길이를 바꾸며 실험하여 저울의 값을 읽는다.

실험 3. 자기장의 세기와 가지력  
  - 가장 긴 도선으로 고정, 자석의 숫자를 바꾸어가며 저울의 값을 읽는다. 

실험 4. 도선과 자기장의 방향 
  - 전류 2A로 고정, 전류천칭을 0도에서 90도까지 돌려 가면서 저울의 값을 읽는다.