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1. 자기장 측정
1.1. 직선도선의 자기장 측정
직선도선의 자기장 측정 실험에서 측정값과 이론값을 비교해 보면, 대체로 이론값과 실험값이 잘 일치하는 것으로 나타났다"" 먼저 직선도선에서의 자기장은 비오-사바르 법칙을 통해 구할 수 있는데, 이 법칙에 따르면 도선에 흐르는 전류가 증가할수록 자기장 세기가 증가하고 측정 지점과의 거리가 가까워질수록 자기장 세기가 증가하게 된다"" 실험 결과에서도 이와 같은 경향성이 잘 나타났는데, 전류가 증가할수록 자기장 측정값이 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다"" 또한 측정 지점과의 거리가 가까워질수록 자기장 값이 증가하는 양상이 관찰되었다""
이론값과 실험값을 정량적으로 비교해 보면, 전류 1.87A에서 측정 거리별 자기장 값의 오차율은 약 11~62% 수준이었다"" 첫 번째 측정 지점인 0.01m에서의 오차율이 가장 큰 55%를 보였는데, 이는 실험 당시 센서 위치 조정이 제대로 이루어지지 않아 실제 측정 거리와 다른 값을 기록했을 가능성이 있는 것으로 추정된다"" 그 외의 측정 지점에서는 오차율이 약 12~37% 수준으로 비교적 양호한 편이었다""
따라서 직선도선의 자기장 측정 실험 결과는 비오-사바르 법칙을 통해 예측한 이론값과 대체로 잘 부합하는 것으로 볼 수 있다"" 다만 실험 오차를 최소화하기 위해서는 측정 장비 및 실험 환경을 보다 정밀하게 통제할 필요가 있을 것으로 보인다""
1.2. 원형도선의 자기장 측정
원형도선의 자기장 측정에 대해 살펴보면 다음과 같다.
원형도선에 전류가 흐를 때 도선 주변에 자기장이 생성된다. 이를 비오-사바르 법칙을 통해 계산할 수 있다. 비오-사바르 법칙에 따르면 전류 요소 dI가 만드는 미소 자기장 dB는 다음과 같이 계산된다.
dB = (μ0 * dI * dl * sin(θ)) / (4π * r^2)
여기서 μ0는 진공 중의 투자율, dI는 전류 요소, dl은 도선의 미소길이, θ는 전류 요소와 관측점 사이의 각도, r은 관측점까지의 거리이다.
이를 바탕으로 원형도선 전체의 자기장을 계산하면 다음과 같다.
B = (μ0 * I * R) / (2 * (R^2 + x^2)^(1/2))
여기서 I는 원형도선에 흐르는 전류, R은 원형도선의 반지름, x는 원형도선 중심으로부터의 거리이다.
실험 결과에 따르면, 반지름 R이 4cm인 원형도선의 경우 중심에서 거리 x가 증가함에 따라 자기장의 크기가 감소하는 경향을 보였다. 이론값과 비교한 결과 평균 약 48%의 오차가 발생하였는데, 이는 영점 조절이 잘되지 않아 전체적인 개형은 비슷하지만 절대적인 중심점을 잡지 못했기 때문으로 분석되었다.
반지름 R이 3cm인 원형도선의 경우에도 유사한 경향을 보였으나, 실험 오차가 매우 크게 나타났다. 이는 전류가 지속적으로 변화하는 등 실험 조건이 잘 통제되지 않았기 때문으로 판단된다.
따라서 원형도선의 자기장을 정확하게 측정하기 위해서는 전류와 영점 조절 등 실험 조건을 엄밀히 통제할 필요가 있음을 알 수 있다.
1.3. 솔레노이드의 자기장 측정
솔레노이드는 긴 균일한 자기장을 만들어내는 중요한 전자기 장치이다. 솔레노이드 내부의 자기장은 비오-사바르 법칙을 통해 계산할 수 있으며, 실험을 통해 그 특성을 분석할 수 있다.
실험에서는 Table8의 조건으로 제작된 솔레노이드의 자기장을 측정하였다. 솔레노이드의 반경은 0.0195m, 길이는 0.13m, 감은 수는 2900회이다. 전류는 0.088A로 흘...
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