15)Solenoid의 자기장
202201047 이규민
202201057 장태경
202201050 이동민
1) 배경이론- Solenoid란
[솔레노이드]
도선을 촘촘하게 원통형으로 말아만든 기구이다. 전기를 흘려주면 자기장을 만들 수 있어 전자석으로 주로
이용된다.
[솔레노이드의 자기장]
-앙페르의 법칙:∮B⋅dl=μ ∫J⋅da, B(자기장)의 성분은 그 내부를 통과하는 전류에 비례한다는 뜻
-비오-사바르 법칙:
-오른나사 법칙: 솔레노이드 내부의 자기장의 방향은 전류가 흐르는 방향으로 오른손의 엄지를 제외한 나머
지 손가락으로 감았을 때에 엄지가 향하는 방향이다.
-솔레노이드 내부에서 자기장의 세기는 일정하다.
2) 실험과정
[캡스톤 설정]
인터페이스 장치의 output 1포트와 솔레노이드 연결
Signal Generator에서 Solenoid에 2V의 직류전류가 흐르게 한다.
[실험방법]
1) 전압을 변화시켜가며 자기장 측정하기
자기장센서를 Solenoid축에 평행한 방향으로 두고 전압을 2~10V로 높혀가며 자기장 측정
2) 자기장 센서의 위치를 바꿔가며 자기장 측정하기
전압을 5V로 고정
자기장 센서의 위치를 각각
-Solenoid 내부의 한 가운데
-Solenoid축과 평행
-Solenoid축과 수직
-Solenoid 중심과 끝부분 사이
-Solenoid 입구 끝 부분 중간
-Solenoid 입구 끝 부분 오른쪽
-Solenoid 입구 끝 부분 왼쪽
에 두고 자기장을 측정한다.
3) 실험결과
5V로 고정한 후 프로브를 움직임
프로브의 움직임은 동일하고 전압을 일정한 비율로 올
림
* 솔레노이드의 중앙 부분은 전류가 항상 잘 흐르기 때문에
자기장이 일정하게 잘 생긴다.
* 수직에서와 평행에서 자기장의 방향과 아예 상반되는 수
직 방향의 경우 서로 자기장의 방향이 반대이므로 평행하
는 방향으로는 매우 조밀하게 자기장이 형성되지만 수직하
는 방향으로는 자기장의 방향과 반대되므로 자기장이 약하
게 형성됨을 알 수 있다.
4) 고찰
[Solenoid 위치에 따른 자기장]
Solenoid 중앙 부분은 전류가 상하좌우로 끊임 없이 흐르기때문에 자기장은 전류가 흐르는 부분에만 형성되므로 자기장
이 일정하게 잘 형성되는 반면, 끝부분은 자기장이 약하게 나타난다.
[자기장 방향에 대한 고찰]
앞서 말했듯이 서로 반대인 수직 과 평행 방향에서 자기장의 방향과 수직 방향은 서로 반대이므로 자기장이 잘 형성되지
않는 반면, 평행하는 방향으로는 전류가 지나는 방향과 일치하므로 매우 조밀하게 자기장이 형성되게 된다.
*실험을 진행하면서 프로브센서를 이동하는 것에서 세밀한 작업이 필요했는데 수동으로 움직여 가며 실험해 정확성이 많
이 떨어진 것 같다. 이에 아쉬움이 남는 실험이었다.
[출처]
-위키피디아
-나무위키
-일반물리학실험 교재