2-6D2. 자기제동
(Magnetic Damping2)
(Last Updated 2010/9/10)
1. 개요
동전원반이 나침반 아래서 회전할 때 자침은 디스크 둘레로 회전하는 것을 발견할 수 있는데 이것은 실제로 전자기유도 효과를 보여준다. 회전하는 디스크는 시간에따라 변하는 비균일한 자기장을 보여준다. 이러한 전류는 렌츠의 법칙에 의해 반대인 역방향 자기장을 발생시킨다. 그러므로 자침은 원반에 대하여 상대적인 운동을 감소시키려는 회전을 만들어낸다.
만약 도체가 전체 도체상에 균일하지 않은 자기장 B에 대해 이동하거나 또는 도체의 다른 부분들이 다른 속도(회전 같은 경우)로 움직인다면 도체 내부에는 폐경로의 순환하는 전류가 유도될 것이다.
이와같이 운동을 방해하며 유도되는 전류환선을 소용돌이 전류(eddy current) 라고하며 한쪽면은 N극 다른면은 S극이되는 2개의 쌍극자 영역을 형성한다. 에디전류의 위대한 응용은 유도가열 용광로이며 미세한 장치들의 자기적 제동에서 기계기구의 다양한 작동에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
2. 실험기구 및 장치
(1) 알루미늄 평판
(2) 베이스 및 아크릴관(내경= 52mm)
(3) 아크릴 링(12개), 알루미늄 링(11개)
(4) 코일(800turn, LED부착) 6개
(5) 원통형 낙하용 시료 2개
강자석, 알루미늄(직경= 49.6mm)
(6) 스폰지(충격 완화용) |
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3. 실험방법
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(1) 알루미늄 평판을 기울이고 낙하용 시료 알루미늄과 강자석을 차례대로 올려놓고 미끄러져 떨어지는 양상을 관찰한다. 알루미늄과 자석은 어떤 차이를 보이는가?
(2) 다음, 수직으로 자유낙하 하는 양상을 관찰하기 위해 베이스 상단홈에 알루미늄링과 아크릴링을 번갈아 쌓고 매끄러운 낙하를 위해 아크릴관을 세우고 하단에는 충격완화용 스폰지를 놓는다.
(3) 낙하용 시료 알루미늄과 자석을 각각 떨어뜨리고 떨어지는 양상을 관찰한다. 알루미늄과 자석은 어떤차이를 보이는가? | (4) 시각적인 효과를 위해 상단에 알루미늄링 대신 2~3개의 LED가 부착된 코일을 쌓고 다시 자석 시료를 떨어뜨려보자. 자석이 떨어질 때 LED가 점등되는 이유는 무엇일까? 알루미늄 링이 아닌 코일안 쪽으로 떨어질 때도 자석은 감속되는가? 자석이 도체 주위를 지날 때 감속되는 이유를 설명해 보자.
| [주의] 낙하용 시료 강자석은 한번 붙으면 떼기 어려울 정도로 매우 강력하므로 금속이나 시계를 가까이 댈 경우 망가지거나 다칠 염려가 있으므로 주의! |
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실험실소개
국제캠퍼스
