암페어 법칙

소개글

물리2 실험 레포트입니다. A+받음

목차

5. 실험결과
A. 직선도선에서의 자기력 측정
B. 원형도선에서의 자기력 측정 (R = 3cm)
C. 원형도선에서의 자기력 측정 (R = 4cm)
D. 솔레노이드에서의 코일 상수 측정
E. 솔레노이드에서의 자기력 측정

6. 결과 분석
(1) 암페어 법칙, 비오-사바르의 법칙
(2) 실험 DATA 분석

7. 오차의 원인

8. 생각해볼 사항

9. Reference

본문내용

6. 결과 분석
이번 실험의 목적은 직선도선, 원형도선, 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 자기장의 세기를 측정하는 것이다.

(1) 암페어 법칙, 비오-사바르의 법칙
거의 동시대에 살았던 비오와 사바르 그리고 암페어 등이 실험에 실험을 거듭하면서 전류에 의해서 형성되는 자기장에 대한 법칙을 수립하였는데, 그렇게 하여 나온 것이 비오-사바르 법칙과 암페어 법칙이다. 쿨롱 법칙과 가우스 법칙이 전하 분포가 만드는 전기장을 구하는 동일한 내용을 담고 있는 법칙이듯이, 비오-사바르 법칙과 암페어 법칙은 비슷하게 전류 분포가 만드는 자기장을 구하는 동일한 내용을 담고 있는 두 법칙이다. 쿨롱 법칙에 대응하는 것이 비오 사바르의 법칙이고 가우스 법칙에 대응하는 것이 암페어 법칙이다. 먼저 비오사바르법칙은 dx 길이의 미세 도선 조각에 흐르는 전류가 우리가 원하는 지점에 만드는 미세한 자기장 dB를 어떻게 결정하는지 나타내 주는 것이다. 공식을 살펴보면 이다.
주목해야 할 점은 자기장B가 거리 r에 제곱에 반비례하고 분자가 x와r의 외적으로 벡터라는 사실이다. 두 번째 암페어 법칙은 적용하기 위해 가우스 법칙에서 폐곡면을 만드는 것과 달리 폐곡선을 만든다. 이 폐곡선에서 선분 벡터와 자기장 벡터를 스칼라 곱한 결과를 모두 더하면 폐곡선 내부를 통과하는 총 전류를 투자율로 곱한 것과 같다는 것이 암페어 법칙이다. 공식은 와 같이 나타낼 수 있다.

(2) 실험 DATA 분석
<실험 (1)> 에서는 직선 도선의 거리와 자기장 사이의 관계를 나타내는 실험이었는데 거리가 멀어지면 멀어질수록 자기장의 세기가 작아지면서 반비례 그래프를 형성하였다. 여기서 반비례 그래프는 우리가 알고 있는 것과는 다른 그래프 인데 자기장의 크기로만 따지고 보기 위해 절댓값을 씌우면 우리가 평상시 보는 반비례 그래프로 바꿀 수 있다. 즉 거리가 멀어지면 멀어질수록 자기장의 세기가 0에 가까워짐을 알 수 있다.

참고 자료

A. http://phylab.yonsei.ac.kr
B. Physics, Serway, 6th edition
C. Fundamental of Physics; Halliday, Resnick, Walker 7th Edition. Wiley(2005)