라멘트가 달구어질 때까지 기다린다.
(2) 전자 가속전압을 0V에서부터 서서히 증가시켜 가속전압이 150V가 되게 한다.
(3) 필라멘트가 달구어지면 양전극의 작은 구멍을 통과하는 전자선속이 관찰된다. 양전극에 흐르는 전류를 측정하고, 필라멘트의 전류를 조정한다.
(4) 헬름홀쯔 코일의 전원에서 전류조정나사를 돌려 전류를 변환시키면 전자선속의 방향이 변하는 것을 관찰할 수 있다.
(5) 헬름홀쯔 코일에 흐르는 전류를 차단시켰을 때 전자선속이 직선으로 진행하는지를 관찰한다.
(6) 헬름홀쯔 코일의 전류를 증가시켜 전자선속이 세일 바깥부분이 눈금자의 끝눈금(11)에 도달하게 하고 이때의 전류I를 기록한다.
(7) 다른 눈금에 대해서도 과정 (6)을 반복해서 측정한다.
(8) 다른 가속전압에 대해서 과정 (5)~(7)을 반복해서 측정한다.
5. 실험 결과
코일의 반경: R , 코일의 간격: d , 감은회수: N
가속전압 : 150V, = 1.01A
실험
반경
B
1
2r=8.5cm
1.01A
0
B
2
2r=8.3cm
1.1A
0.09A
B
3
2r=7.6cm
1.2A
0.19A
B
4
2r=5.4cm
1.6A
0.59A
B
에서
6. 실험결론 및 토의
위 사진은 전류의 변화에 따른 전자선속 고리크기의 변화를 보여주는 그림이다. 전자선속의 고리가 전압과 전류에 따라 크기가 변화하는게 정말 인상 깊었고 또 전압을 제로로 할 경우 전자선속이 수직방향으로 솟아나는게 참 신기하기도 했었다.
감상은 여기까지 하고 실험값으로 넘어가서 일단 이번실험에서 코일의 반경과 감은회수가 주어지지 않아서 이대로 실험값을 적고 끝내야 하는가 싶어서 뭔가 아쉬운감이 들기도 하였다. 하지만 문자가 들어있는 비전하의 두 식 ( ,)을 정리 할 경우 두 개의 6차 방정식이 나온다. 두 식을 N에 대하여 정리하고 R을 t로 치환하면 t에 관한 두개의 3차 방정식이 나오고 두 방정식을 연립할 경우 풀이과정이 엄청 복잡하긴 하지만 N과 R을 도출할 수 있다는 결론에 도달 하였고 그래서 이 복잡한 연립 방정식을 풀어보았다. 일단 비전하의 값은 1.76X10 이라고 두었기 때문에 이번 방정식에서 도출된 N과 R의 값은 오차를 염두에 두지 않은 값임을 밝혀둔다. 그래서 도출해낸 R의 값은 0.00233m , N은 232073이라는 값이 나왔는데 어림잡아 반올림하면 결과적으로 코일이 지름이 5mm가 된다. 이번 전하의 비전하 측정실험의 경우 오차가 될만한 주위 요건은 거의 없다고 볼수 있다. 즉 거의 이상적인 상황에서의 실험이기 때문에 위 두 연립 방정식에서 도출해낸 R과 N의 값은 어느정도 신뢰성을 가지고 있을거라고 본다. 그럼 위 식에 도출해낸 R의 값과 N의 값을 대입해서 자기장의 크기를 계산해보면
=9.67mT
=26.6mT
=0.235T
가 나온다.
이번실험에서 오차분석은 못하였지만 흥미롭게도 주어져있지 않았던 N과 R의 값을 어림잡아 계산할수 있었다는게(위 사실 자체는 흥미로웠지만 계산은 상당한 시간을 요구하였다.) 이번 결과보고서를 쓰면서 가장 인상깊었던것 같다.