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<<물리 보고서>>
전자기 유도 실험
1. 실험조와 이름
-
2. 제목
- 전자기 유도
3. 목적
- 자기장에 의하여 전류를 발생시킬 수 있음을 안다.
4. 준비물
- 솔레노이드 코일, 막대 자석, 검류계, 도선
5. 실험과정
①실험 장치하고 막대 자석의 N극을 코일 속에 넣었다 빼었다 해 본다.
②막대 자석의 움직임을 빠르게 그리고 느리게 해본다.
③막대자석을 코일 속에 넣고 가만히 있는다.
④S극을 코일 속에 넣었다 빼었다 해본다.
⑤극을 바꾼 후 검류계의 바늘을 본다.
⑥막대 자석을 고정하고 코일을 움직이고 검류계를 본다.
6. N극과 S극을 넣을 때 차이점 및 시험결과
N극을 넣었을 때 : (+)극 S극을 넣었을 때 : (-)극
과 정
N 극
S 극
①,④
넣을 때
(+)극으로 바늘이 움직임
(-)극으로 바늘이 움직임
뺄 때
(-)극으로 바늘이 움직임
(+)극으로 바늘이 움직임
②
막대 자석을 빠르게 할 때
바늘이 많이 움직임
막대 자석을 느리게 할 때
바늘이 빠를 때 보다 적게 움직임.
③
막대 자석을 코일 속에 넣고 가만히 있는다
바늘이 움직이지 않는다.
⑤
극을 바꾼 후 검류계의 바늘을 본다
③을 제외한 모든 상황에서 검류계의 바늘 방향이 반대가 된다.
⑥
막대 자석을 고정하고 코일을 움직임
앞의 모든 상황에서 똑같은 결과가 나온다.
7. 정리하기
1) 막대 자석을 코일 속에 넣었다 빼었다 하면 검류계의 바늘은 어떻게 움직이는가?
막대 자석을 코일 속에 넣었다 빼었다 하면 코일에는 유도 전류가 발생하게 된다.
따라서, 이 전류에 의해 검류계 바늘이 움직인다. 막대 자석의 N극을 넣으면 (+)극으로, 빼면 (-)극으로 검류계의 바늘이 움직이게 된다. S극을 넣으면 (-)극으로, 빼면 (+)극으로 검류계의 바늘이 움직인다.
…(생략)
즉, 코일 속에 넣을 때와 뺄 때에는 전류의 방향이 반대가 된다.
2) 막대 자석을 빠르게 움직일 때와 느리게 움직일 때 검류계 바늘의 움직임은 어떠한가?
빠르게 움직일 때 더 많은 유도 전류가 발생하게 된다. 따라서, 검류계 바늘도 더 많이 움직인다.
3) 막대 자석을 코일 속에 넣고 가만히 있어도 검류계의 바늘은 움직이는가?
막대 자석을 코일 속에 가만히 넣고 있으면, 유도 전류의 발생이 없다.
그래서 검류계 바늘이 움직이지 않는다.
4) 극을 바꾸면 검류계의 바늘은 어떻게 움직일까?
검류계 바늘의 움직임이 반대가 된다. 이것은 유도 전류가 흐르는 방향이 반대가 됨을 뜻한다.
5) 막대 자석을 고정하고 코일을 움직여도 같은 결과가 얻어질까?
막대 자석을 고정하고 코일을 움직여도 극과 관련된 바늘의 방향은 앞에서 본 결과와 동일한 결과가 나오게 되었다. 이로 미뤄보아 막대 자석을 고정하고 코일을 움직여도 같은 결과가 나타난다는 것을 알수 있다.
8. 렌쯔 법칙과 전자기유도의 원리?기구를 쓰시오
전류
전류
1) 렌쯔 법칙
그림과 같이 N극을 가까이 하면 코일에 지나는 자기력선의 수(빨강색 점선의 화살표수)는 증가하고, 코일에는 이러한 자기력선의 수(자속)의 증가를 반대하는 방향으로 전류가 흐른다. 반대로 N극을 멀리하면 자속의 감소를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐른다. 그 원인인 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다. 이것을 렌츠의 법칙이라 한다.
2) 전자기 유도의 원리
자석을 코일 속에 넣었다 빼었다 하거나, 자석을 고정시키고, 코일을 움직여 코일 속의 자기장을 변화시켜 주면 이 코일에 기전력이 발생하여 전류가 흐른다. 이와 같은 현상을 전자기 유도라하고, 이 때 생긴 기전력을 유도 기전력이라 하며, 회로에 흐르는 전류를 유도 전류라 한다.
3) 전자기 유도를 이용한 기구
■전기기타(Electric Guitar)의 작동원리
■변압기 : 전자기 유도에 의해 교류의 전압을 높이거나 낮추는 장치이다.
■스스로 조율하는 피아노 : 자동조율장치의 원리는 의외로 간단하다. 금속선은 열을 받으면 팽창한다. 만약 금속 핀에 감긴 피아노 현이 열을 받으면 팽창하면서 느슨하게 된다.
이렇게 되면 날카로운 음색을 좀더 낮추는 것이 가능하게 되는 것이다. 그래서 길모어의 자동조율장치가 장착된 피아노는 출고 전에 반음의 3분의 1 정도 높은 음으로 맞춰졌다. 그 뒤 자동조율장치가 전류를 흘려 높은 음을 정상 음으로 낮추게 되는 것이다.
이를 위해 길모어는 각각의 현에다 전자기타에 쓰는 것과 같이 두개의 전자석 코일을 감아뒀다. 전자기타에서는 금속선이 진동하면 코일에 전류가 유도되면서 음이 발생한다. 이는 자석을 코일 사이로 움직임으로써 자기 변화가 전류 변화를 유도하는 이른바 전자기유도현상과 같은 원리다. 길모어는 이를 거꾸로 이용했다.
■근접 센서 : 근접 센서는 전자기유도를 이용한 센서로 금속 물체를 비접촉 감지한다
■지뢰 탐지기 : 일반적인 지뢰탐지기는 휴대용 금속탐지기를 말합니다. 보통 지뢰는 자기력에 민감한 금속으로 만들어졌기 때문에 금속 탐지기로 찾을 수 있습니다. 금속 탐지기는 전자기유도 현상을 이용해 주변에 금속이 있는지 알아낼 수 있습니다. 전자기유도 현상은 전기장과 자기장이 서로를 만들어내는 것을 가리킵니다. 즉 흐르는 전류가 그 주변에 자기장을 만드는 현상, 그리고 변화하는 자기장이 전류를 일으키는 현상을 말합니다.
9. 토의사항
우리 조는 비교적 정확한 실험 결과를 얻을 수 있었다.
이것은 여러 명의 조원이 실험에 대한 예습을 철저히 해오고, 실험 당시 정확히 극을 연결하고 신속히 결과를 기록하였기 때문이라고 생각한다.
한명이 실험을 하고 다른 사람이 그 결과를 보고, 또 나머지 사람이 결과를 기록하는 그런 방식이 좋았던 것 같다.
앞으로 또 실험하는 기회가 있을 지는 모르겠지만, 또 실험을 하게 된다면 이번에는 그 역할을 바꿔서 해보는 것도 좋을 것 같다.
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