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물리학 및 실험 - 전자기력 결과 보고서
목 차
1.실험 목표
2.실험 이론
3.실험 장치
4.실험 방법
6.분석 및 토의
7.참고문헌
1.실험 목표
Helmholtz coil안에서 전자의 운동을 관측하여 자기장 안에서 하전입자의 운동을 이해한다.
2.실험 이론
그림 자기장 안에서 하전입자의 운동
자기장 안에 의 속도를 가진 하전입자 가 들어오게 되면 는 로렌츠 힘 를 받게된다.
- ①
만약 입자 가 균일한 자기장 안에 있다면 입자는 와 의 수직방향으로 힘을 받으므로 원운동을 하게 된다. Newton의 제 2법칙을 등속원운동에 적용하면
- ②
이 된다. 또한 입자가 자기장으로 들어오기 전에 퍼텐셜 에너지 인 전기장에 가속이 되었다면 그 퍼텐셜 에너지는 운동에너지로 바뀌므로
- ③
그림 하전입자의 궤도
이 된다. 식 ②, ③을 이용하여 를 소거하고 에 대해서 풀면 다음과 같다.
- ④
( )
그림 2에서처럼 자기장 안에서 전자가 반지름 인 원을 그리며 붉은색 궤도를 그리며 돌 때 는 다음과 같이 주어진다.
- ⑤
Helmholtz coil에 의한 자기장 는
- ⑥
로 주어지며 여기서 은 감긴 횟수(=320번), 은 coil의 반지름(=6.25cm),는 진공에서의 투자율, 는 coil에 흐르는 전류이다. 그리하여 식 ④와 ⑤를 이용하여 을 구하면 를 구할 수 있다.
3.실험 장치
그림
고전압 전원장치
전류 전원장치
Electron deflection tube
Helmholtz coils
4.실험 방법
그림 4
1. 그림 3과 같이 실험장치를 연결한다.
2. 고전압 전원장치의 전압계를 최소로 맞추고 전원을 켠다. 전류전원장치도 동일
3. 고전압 전원장치의 전압을 1.5kV로 고정하고 전류를 변화하며 X고정, Y실험 값을 기록한다.
4. 2.5kV, 3.5kV 도 동일하게 기록한다.
…(생략)
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