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[실험] 지구의 자기장 측정

등록일 : 2010-04-22
갱신일 : 2010-04-22


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[실험] 지구의 자기장 측정 - 미리보기를 참고 바랍니다.
지구 자기장 측정

1. 목 적
전류가 흐르는 도선 주위에 발생하는 자기장을 이용하여 지구 자기장의 수평성분의 세기를 측정한다.

2. 장치 및 기구
지구 자기장 측정 장치(전원, 전류계, 코일 가변저항기), 버니어캘리퍼스

3. 이 론
[그림6-1]과 같이 전류가 흐르는 도선의 아주 작은 일부분인 미소 도선에 의해 발생하는 미소 자기장은 다음과 같이 비오-사바르의 법칙으로 표현된다.

즉, 도선의 미소 길이 벡터에 전류 가 흐를 때 이 전류에 의하여 이 미소 길이의 위치로부터 벡터 떨어진 곳의 생성되는 자기장의 크기는

이다. 여기서 는 공기의 자화율로 값은 이다. 자기장의 방향은 두 벡터 과 이 만드는 평면에 수직한 방향(그림에서 지면에서 나오는 방향)이다. 각도 는 두 벡터 과 의 사잇각이다.

[그림 6-1] 도선 주위에 발생하는 자기장
전체 도서에 의한 자기장은 위의 미소 도선을 모두 더한 결과이므로 이를 극한으로 나타내면 다음과 같은 적분식이 된다.

[그림 6-2]와 같이 원형 도선에 전류가 흐를 때 중심에서의 자기장의 세기를 알아보자.



[그림 6-2] 원형 도선에 발생하는 자기장

그림의 미소 도선에 의한 중심에서의 자기장의 세기는임을 쉽게 알 수 있고 이를 웒여 도선에 대해 더하면 방향은 모두 지면을 나오는 방향이므로 크기만 생각하면

이 된다.
만약 원형 도선이 회 감겨있다면 전류가 배가 되므로 구하는 자기장은 다음과 같다.


지구 자기장과 와 고리에 의한 자기장 가 서로 수직으로 결려있는 경우 나침반은 두 값의 벡터 합 방향으로 편향되어 다음 [그림 6-3]과 같이 된다.
이 경우 이므로 구하는 지구 자기장의 크기는 다음과 같다.
, ()
자기장의 단위 Gauss와 Tesla의 관계는 1 이다.




[그림 6-3] 지구 자기장과 외부 자기장의 합성 벡터에 의한 편향

4. 실험방법

(1) 다음 [그림 6-4]와 같이 …(생략)
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