[서울대 강좌탑] 전류에 의한 자기장

소개

전선 주변에 자기장이 생기는 것을 그림으로 나타내고 분석하는 실험이었습니다. 실험 논의에서 이것을 x,y 평면에 대해 수치적인 식을 유도하고 이론적으로 시뮬레이션을 돌려 벡터장을 그리고 비교하였습니다. 이 부분에서 높은 평을 받아 20점 만점에 20점을 취득하였습니다.

목차

1. 실험결과
2. 결과논의
3. 결론
4. 참고문헌

본문내용

그리고 위쪽 부분과 아래쪽 부분이 수평하지가 않고 대각선 방향이다. 이것도 오른쪽에 4개의 도선이 분포하기 때문일 것으로 생각된다. 또한 4개의 도선 안쪽에서의 자기장의 세기를 주목해보자. 실험에서는 1번도선 근처에서는 자기장의 세기가 컸다가 바깥으로 갈수록 약해졌다. 이 부분만을 벡터장 그래프로 나타내면,
이런식으로 생긴다. 실험을 한 부분은 맨 왼쪽부터 중간 조금 넘은 지점까지 한 부분이므로 실험에서 얻은 값이 이론값과 매우 비슷하다는 것을 알 수 있었다. 그런데 이상하게도 전 실험에서 구간에서 자기장의 방향이 본 방향보다 오른쪽으로 치우쳐져 있는 듯했다. 다른 학생들도 본 방향보다 얼마만큼 치우쳐져 있었다. 이것은 홀 센서의 문제일 확률이 크다. 홀 센서가 센서장치보다 약간 각도를 주어서 측정을 하기 때문에 이러한 결과가 나왔던 것으로 생각된다. 이론적으로는 사각 도선의 평면에 속하는 구간에서는 일직선이 나와야 한다.
전체적으로 1)번 실험과 2)번 실험은 이론에 거의 가까운 데이터를 얻을 수 있었다. 그리고 4)번 실험에서는 이론적으로 계산한 벡터장과 모양을 비교해보았을 때 꽤 비슷하게 나왔으며 실험 데이터에서 벡터의 방향이 어떻게 되고, 그 크기는 어떻게 되는지 정성적으로도 알아볼 수 있었다. 그리고 홀센서의 방향센서에 약간의 문제가 있는 것으로 생각되어 편향이 되는 것을 알 수 있었다. 사전에 그것을 알고 방향을 조절하여 실험을 하였으면 더욱 정확한 데이터를 얻을 수 있었다는 점이 아쉽다.

3. 결론
이 실험에서 전류의 방향과 크기에 의한 자기장의 방향과 세기를 알아볼 수 있었다. 자기장의 세기는 전류의 크기에 비례하고 전선과의 거리가 멀어질 수록 자기장의 세기도 약해졌다. 그리고 전선을 미소구간으로 생각하여 각각이 형성하는 자기장의 세기를 구하듯이 도선이 여러 개 있어도 그것에 의해 생기는 자기장을 단순한 벡터합으로, 계산하는 과정이 조금 복잡했지만 구할 수 있었고 그것을 벡터장그래프로 구하여 모양을 확인할 수 있었다.

참고자료

· Halliday, Resnick, Walker. 일반물리학2 개정4판. WIELY 1993 Pb. p890~897