공학기초물리실험 - 자기력 측정(전류천칭)
분야
hwp균일한 외부 자기장 안에 있는 도선에 전류가 흐를 때 전류도선이 받는 힘(자기력)을 측정하면서 자기력, 전류, 도선의 길이, 자기장의 세기 간의 관계를 살펴보고 나아가 전동기와 발전기의 원리를 이해한다.
2. 이론
자기장 내에서 전류가 흐르는 도선은 보통 자기력이라고 불리는 힘을 받는다. 이 힘의 크기와 방향은 다음의 4 개의 변수, 즉, 전류의 크기(I), 자기장 내의 도선의 길이(L), 자기장의 세기(B), 그리고 자기장과 도선이 이루는 각(θ)에 의하여 결정된다.
. 로렌츠 법칙에 의해 F = qv×B 이고, 시간 t(=L/v) 동안 도선의 단면을 통과한 전하량 q = It = IL/v 이므로 F = (IL/v)v×B 이고, 다음과 같이 쓸 수 있다.
F = IL×B
F의 크기만을 표시하면,
F = ILBSinθ
로 나타낼 수 있다.
※ 로렌츠 힘
.입자의 전하를 e, 자속밀도를 B, 속도를 v, 광속을 c라 하면, 이 힘은 e［v×B］/c가 된다. 즉 운동 전하에 대해서는 힘을 미치나, 힘의 방향은 자속과 속도 방향과 수직이므로 정자기장은 운동하는 하전입자에 대해서는 일을 하지 않고, 다만 그 운동방향만 바꿀 뿐이다. H.A.로렌츠는 금속의 전자론에 이 힘을 도입했는데, 식 자체는 간단하지만 임의의 전자기장 내의 힘의 작용 전체를 나타낼 수 있음을 밝혔다. 또 이 힘을 가정함으로써 물질의 밀도·분자량·굴절률 등 전자기적 및 광학적 성질을 설명하는 데 성공하였다.
