실험물리 예비/결과 Hall Effect (홀 효과) / Helmholtz Coil (헬름홀츠코일) Report
[목차]
예비 레포트 (프리 레포트, 예비 보고서)
1. 실험 목표
2. 이론
3. 재료 및 장비
4. 실험 방법 (과정)
5. 참고 문헌
결과 레포트 (결과 보고서)
1. 실험 결과 정리 (실험 데이터)
2. 분석 및 토의
3. 참고 문헌
.. 솔레노이드에서 전류에 따른 자기장
1.1.1. 전자석 사이에 시료 없이 가우스미터만 넣고, 솔레노이드에 전류를 흘려주어 전류에 따른 자기장의 세기를 측정하였다. 이상적인 솔레노이드에서 전류와 자기장 사이의 관계는 중심부에서 이다. 실제 실험 데이터도 전류와 자기장이 정비례한다. 가우스미터 사용 전에 영점조절을 하였으므로, 추세선을 그릴 때 원점을 지나도록 고정하였다.
1.1.2. 솔레노이드의 단위 길이 당 감은 수를 알지 못한다. 그래서 를 사용하여 추정해 볼 수 있다. 일단 1T=10,000G임을 고려해야 한다. 먼저 는 그래프의 기울기에 를 곱한 0.036332를 아용하고 를 사용하면 28,904이 된다. 일반물리실험2 5주차에서 실시했던 과거 실험에서는 단위 길이 당 감은 수가 22,140인 것에 비추어 볼 때 비교적 정확하게 추정된 것으로 보인다.
1.1.3. 단위 길이 당 감은 수를 알고 있다면 의 이론값과 실험값을 비교하여 실제로 자기장이 얼마나 손실되는지 또는 강자성체인 철심의 영향으로 얼마나 증폭되었는지 볼 수 있었을 것이다. 이것이 실험의 목적에 더 부합하기 때문에 감은 수를 알고 실험하는 것이 더 좋을 것이다.
.. 1.1. Hall Effect
1.1.1. 전자석에 전류를 흐르게 하지 않음으로써 자기장을 가해주지 않고 시료에 흐르는 전류에 따른 홀 전압을 측정하였다. 자기장이 없다면 이론적으로 로렌츠힘이 작용하지 않아 홀 전압은 생기지 않아야 한다. 그러나 전류에 비례하게 전압이 발생한 것은 지구 자기장 때문인 것으로 생각된다.
1.1.2. 시료에 전류를 흘려주고, 전자석에 전압을 가해 자기장을 변화시켜 주며 홀 전압을 측정하였다. 홀 계수는 이다. 자기장에 따른 홀 전압 그래프에서 추세선 기울기를 으로 사용하면, 데이터의 평균값을 사용한 것이 된다. 이때 SI 단위를 사용하기 위해 mV를 V로 G를 T로 바꿔주고, 역시 A를 사용한 전류와 m를 사용한 시료 두께(t)를 사용하여 계산하였다. n형 시료에서는 전하 운반체가 전자로, 값이 음수 기울기를 갖는다. p형 시료에서는 양공으로 양수 기울기를 갖는 것을 확인 할 수 있다. 또한 전하운반자밀도 를 구하였다. 이때 전자의 전하…(생략)
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