패러데이법칙 실험레포트

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본문 우리는 이번 실험을 통해 패러데이의 법칙을 따라서 간단한 실험을 실시하여 전자기 이끎 현상의 존재를 확인하고 또한, 같은 규격의 직류 전동기를 벨트로 연결하여 회전시켜 자기마당 안에서 코일이 회전할 때 생기는 전위차를 조사하여 전자기 이끎 현상을 정량적으로 이해하는데 실험목적이 있다. 3. 이 론 ① 패러데이: 패러데이는 전자기학의 모태가 된 전자기 유도법칙 (Faraday`s Law)을 이룩한 전자기학의 아버지라 불리우며 패러데이가 실험적으로 발견한 전자기 유도 현상은 전자기 법칙의 핵심의 하나이다. 패러데이는 그 당시 별도의 원리를 따르는 것으로 알려진 전자기 현상과 자기장 현상이 사실은 서로 밀접하게 관련이 되어 전자기 법칙이라는 일반적이고 통일된 하나의 원리를 따른다는 것으로 보이는 큰 공헌을 하였다. 그는 전기장 및 자기장과 같은 장의 개념을 도입하였으며 초기의 발전기도 발명하였다. 그는 영국에서 대장장이의 아들로 태어나 정식 교육이라고는 고작 읽기와 쓰기, 산수 정도 밖에 못 받았다. 14세 부터 제본소의 공원으로 일하면서 독서를 즐겨하게 되었는데, 그의 과학에 대한 끊임없는 평생의 길은 그 당시 제본을 위해 맡겨 놓은 백과사전의 전기에 관한 부분을 우연히 접하게 되면서 시작되었다. 그의 실험적 창의성과 물리적 통찰력은 왕립 연구소의 화학자의 조수로 일하면서 본격화 되었으며, 전자기 유도현상에 관한 그이 예견은 맥스웰이 의해서 구체적 이론으로 형상화 되었다. 그는 대중과 학생들에게 과학에 관한 흥미를 돋우는 많은 강연을 하였으며 이러한 일에도 뛰어난 재능을 보였다. 이런 자연법칙의 유연성을 정열적으로 신봉하던 패러데이는 전류가 자기장을 만드는 외르스테드의 발견이 전기와 자기사이의 관계에서 단지 반쪽에 불과하다고 확신하고 전기가 자기를 만든다면 자석도 어떤 방법으로든지 전기장을 만들 것이라고 생각했다. 그는 우연이었는지는 모르지만 회로 옆의 자석이 정지하여 있으면 아무런 일도 일어나지 않지만, 자석을 아주 조금이라도 움직여 주면 그 회로에 전류가 생김을 발견하였다. ② 전자기 이끎(electromagnetic induction): 도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 때 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 의미한다. 즉, 과거에는 전기장과 자기장의 근원을 서로 다른 곳에서 찾고 있었으며 서로의 연관성은 없는 것으로 간주하였으나, 패러데이와 다른 학자들에 의해 전기장과 자기장은 서로 유기적인 관계를 가지고 있음을 알았으며 실험을 통해 서로가 가지는 영향에 대해서도 알게 되었다. 패러데이는 유도되는 기전력의 크기가 어떤 요소의 영향을 받는가를 양적으로 연구하였다. 그는 첫째로 그것이 시간에 의존함을 알았다. 즉, 자기장이 빨리 변하면 변할수록, 더욱 큰 기전력이 유도된다. 그러나 기전력은 간단히 그 자기장의 변화율에 비례하지는 않는다. 오히려 전력선속과 유사하게 정의된 자력선속(Magnetic Flux)의 변화율에 비례한다. 1) 자기장 B를 어떤 표면에 걸쳐서 적분한 것이며 자력선속의 단위는 tesla-meter2이며 이것을 Weber라 부른다. 즉, 1Wb=1T m2이다. 자기장 B는 단위 면적당 자력선속()와 같으므로, 가끔 자속밀도(Magnetic flux density)라고도 부른다. 패러데이의 연구결과는 한 회로에 유도된 기전력은 그 회로를 지나는 자력선속의 시간적 변화율과 동등하다는 것이다. 2) 만일 자력선속의 시간적 변화율 가 Wb/s(T m2/s)로 주어지면, 유도기전력 은 Volt로 표시된다. (2)식을 전자기유도에 대한 패러데이 법칙(Faradays law of Induction)이라고 하며, 전자기학의 기본관계식의 하나이다. 이 회로가 N회 감긴 원형 도선으로 구성되어 있다면, 각 고리에 유도된 기전력을 모두 합해야 한다. 따라서, 3) 유도기전력은 항상 회로에 전류를 일으키며, 그 전류에 의해 생기는 자기장은 (3)식의 -부호에서 볼 수 있는 것처럼 원래의 자력선속의 변화에 반대되는 방향으로 일어난다. 이러한 패러데이 법칙을 실제 생활에 응용한 것 중 하나가 바로 변압기이다. 변압기는 교류 전압을 올리거나 내리는 장치로, 1차 코일과 2차 코일로 불리는 두 코일로 구성되어 있다. 두 코일은 서로 섞어 감을 수도 있고, 그림과 같이 연철로 된 얇은 철심으로 연결되어 있는 경우도 있다. 어떤 경우이던, 1차 코일의 전류에 의해 생기는 자력선속이 모두 2차 코일을 통과하도록 구성되어야 한다. 먼저 간단한 전동기의 구조를 살펴보기로 하자. 아래 그림은 영구 자석에 의한 자기마당 안에서 감긴 줄토리(코일)에 전류가 흐를 때 줄토리에 생기는 돌림힘을 이용한 직류전동기으이 작동원리를 보여주는 것이다. 직류전류가 흐르는 줄토리는 자기마당을 만들어 내며 마치 영구 자석과 같은 역할을 한다. 따라서 두 자석의 같은 극끼리 가까이 있을 때 돌림힘을 받아서 줄토리는 돌아간다. (a~c) 이제 (c)의 위치에서는 서로 다른 극끼리 가까이 있게 되므로 두 극은 서로 잡아당겨 더 이상 도는 것을 방해하나, 줄토리의 돌기 운동의 관성이 어느정도 벗어나게 하며 (d) 또, 이때 줄토리의 접촉단자 (j)의 작용으로 줄토리에 흐르는 전류의 방향을 뒤집어 새로운 돌림힘을 계속해서 받도록 한다. 이와같은 과정으로 (e~f) 줄토리의 돌기가 계속되고 줄토리에 연결된 축을 돌리는 원리이다. 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 법칙, 실험레포트, 실험레, 포트, 패러데이, 패러데이법칙