일반물리학 실험 - 페러데이 법칙

1. 제목 : 페러데이 법칙

2. 목적 : 주파수에 따른 임피던스의 변화와 자기선속의 시간적 변화율에 따라서 회로에 유도되는 유도기전력(faraday 법칙)을 이해한다.

3. 이론 : 1) 패러데이 법칙

하나의 곡면(코일)을 지나가는 자기 선속은 다음의 식과 같이 정의되고,
- ①
자기선속의 변화와 유도기전력과의 관계는 다음 Faraday의 유도 법칙으로 표현되고 있다.
- ②
회로에 유도되는 유도기전력의 크기는 그 회로 loop를 지나간 자기선속의 시간적 변화율과 같다.
자기유도효과(유도전류)는 항상 그것을 발생시키는 원인에 반대하는 방향으로 나타난다. 원인은 자기장 내에서의 도체의 운동일 수도, 정지하고 있는 회로를 지나서 자기선속이 변화할 수 도 있고, 또는 경우가 함께 일어날 수도 있다. 위의 어떤 경우에서나 유도전류는 결국 운동이나 또는 자기선속의 변화에 반대하여 현재 상태를 유지/보존하려고 하고 있는 것이다.

2) 실험 setting 및 이론
먼저 실험 setting은 왼쪽의 그림과 같고, 그림과 같이 setting된 회로도는 오른쪽 그림과 같다.

그림에서 보면 interface 장비의 전원 source와 helmholtz coil과 저항으로 구성된 R-L 회로임을 알 수 있다. 회로 전체에 걸리는 총 임피던스는

이다. 이때 (i) 주파수 가 작으면 회로에 걸리는 총 임피던스 값은 저항의 값에 가까워지며(), (ii) 주파수 가 크면 회로에 걸리는 총 임피던스 값()은 인덕터(inductor)에 의한 임피던스 값을 고려해 주어야 한다.

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