30장.자기장의 원천 학번: 이름: 수업 중 필기, 수업 종료 후 제출. Biot-Savart 법칙 전류도선 사이의 힘 Ampere 법칙 등 그외는 다소 어려움
30.1 비오-사바르 법칙 (The Biot-savart Law) d 𝐵 = 𝜇 𝑜 4𝜋 𝐼𝑑 𝑠 × 𝑟 𝑟 2 𝜇 𝑜 =4𝜋× 10 −7 𝑇𝑚 𝐴 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑦 𝑜𝑓 𝑓𝑟𝑒𝑒 𝑠𝑝𝑎𝑐𝑒
예제 30.1 가는 직선 도체 주위의 자기장 (시험내기 좋음) 30.4 식에서 30.5 식으로 넘어가는 과정 중요 (칠판에 자세히 유도)
오른손 법칙
예제 30.2 곡선 부분 도선의 의한 자기장 (칠판에 자세히 유도) 원형도선의 중심에서 자기장도 쉽게 유도
예제 30.3 원형 전류 도선의 축상에서의 자기장 (칠판에 자세히 유도) (후에 솔레노이드 전기장)
예제 30.3 원형 전류 도선의 축 상에서의 자기장
30.2 두 평행 도체 사이의 자기력 인력과 척력을 자기력선으로 설명 𝐹 1 = 𝐼 1 𝑙 × 𝐵 2 = 𝐼 1 𝑙 𝜇 𝑜 𝐼 2 2𝜋𝑎 = 𝜇 𝑜 𝐼 1 𝐼 2 2𝜋𝑎 𝑙 𝐹 𝐵 𝑙 = 𝜇 𝑜 𝐼 1 𝐼 2 2𝜋𝑎 1 A전류의 정의는 위 힘으로 정의가능
예제 30.4 공중에 떠있는 도선, (공중 부양 전선) 실현은 어렵다. 100A의 큰 전류가 필요
30.3 앙페르의 법칙(Ampere’s Law) 암페어 법칙: 도선을 중심으로 하는 원형고리에 대한 아래의 적분은 반경에 상관없이 상수가 나온다. 𝐵 ∙𝑑 𝑠 = 𝐵 𝑑𝑠= 𝜇 𝑜 𝐼 2𝜋𝑟 2𝜋𝑟= 𝜇 𝑜 𝐼 원형이 아니라 찌그러진 타원이나 어떠한 곡선이라도 성립함을 그림으로 설명하자
퀴즈 30.3 그림 30.11의 폐경로 a부터 d까지에 대한 ∮ B ds의 크기가 가장 작은 것부터 가장 큰 것까지 나열하라.
예제 30.5 전류가 흐르는 긴 도선에 의한 자기장 (풀이하자) Ampere 법칙으로부터
예제 30.6 Torroid에 의한 자기장
30.4 솔레노이드의 자기장 근사적으로 내부는 균일, 외부는 0 Really?
Solenoid 내부와 의부의 자기장 계산 가정 솔레노이드 길이가 무한대로 가정 암페어 법칙에서 2번과 4번은 정확히 상쇄
30.6 물질내의 원자의 자성 전자의 공전에 의한 자기 모멘트 I= 𝑒 𝑇 = 𝑒𝜔 2𝜋 = 𝑒𝑣 2𝜋𝑟 𝜇=𝐼𝐴= 𝑒𝑣 2𝜋𝑟 𝜋 𝑟 2 = 1 2 𝑒𝑣𝑟= 𝑒 2 𝑚 𝑒 𝐿 양자역학에 의하면 공전각운동량은 양자화 됨 자기모멘트는 각운동량과 반대방향 전자는 공전방향이 반대방향과 상쇄됨 전자들의 공전에 의한 자기 모멘트 기여가 상쇄됨 식 29.13-18 설명 𝜏 =𝐼 𝐴 × 𝐵 = 𝜇 × 𝐵 , 𝜇 =𝐼 𝐴 자기쌍극자 모멘트 mag. dip. Moment
30.6 물질내의 원자의 자성 전자의 자전?에 의한 자기 모멘트 Spin이라는 고유성질, 사실 자전은 아님 𝑆= 3 2 ℎ 𝑆= 3 2 ℎ 𝜇 𝑠𝑝𝑖𝑛 = 𝑒ℎ 2 𝑚 𝑒 = 𝜇 𝐵𝑜ℎ𝑟 =9.27 ×10 −24 𝐽 𝑇 (A/m2) 전자는 upspin, downspin짝을 이루기 때문에 많은 전자들의 공전에 의한 자기 모멘트 기여가 상쇄됨, 홀수개의 d 전자를 가지면? 양성자와 중성자의 자기모멘트는 매우 작다.
희토류 稀土類 Rare earth 자성이 크다. 자원 무기화
Ferromagnetism 강자성 Magnetic domain의 세력확장 HDD Hard Disk Drive의 기록 원리 (GMR원리) 초록은 동색, 퀴리 온도
퀴리 온도 ; 강자성 전이온도
상자성 (Paramagnetism) 반자성 (diamagnetism) (양자역학적 효과인데 3학년 전자기 시간에 배움)
초전도체의 Meissner 효과 자기부상열차?
30.7 지구의 자기장 (지구내부의 대류전류에 기인) 미국오대호와 플로리다에서는 자기북극과 지리적 북극이 일치
길이 요소 ds에 흐르는 전류로 인한 자기장의 크기를 가장 큰 것부터 작은 순으로 점 A,B 및 C 를 나열하라.
앙페르
30.5 자기에서의 가우스 법칙 3학년 수준이므로 통과
30.5 자기에서의 가우스 법칙 3학년 수준이므로 통과
예제 30.7 직사각형 도선 고리를 통과하는 자기선속
자기에 대한 가우스의 법칙
자기에 대한 가우스의 법칙