제19강 자기력과 자기장 19.1 자석 두 극(N극 & S극)이 항상 같이 존재 cf. 전하는 홀로 존재 가능 예: 막대자석

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1 제19강 자기력과 자기장 19.1 자석 두 극(N극 & S극)이 항상 같이 존재 cf. 전하는 홀로 존재 가능 예: 막대자석
19장 자기

2 2. 자기력 같은 극끼리: 척력 다른 극끼리: 인력

3 3. 자기장 N극 → S극 3. 자기장

4 19.2 지구 자기장 지리학적 북극(진북) 지구 내부에 막대자석이 깊이 묻혀 있는 형태 지리학적 남극

5 19.3 자기장 19.3 자기장

6 단위 • SI단위계 • cgs단위

7 예제 19.1 강한 자기장 내에서 움직이는 양성자

8 19.4 전류가 흐르는 도체에 작용하는 자기력 전류: 운동하는 전하들의 집합체 19.4 전류가 흐르는 도체에 작용하는 자기력

9 전류가 자기와 수직 전류가 자기와 수직

10 예제 19.2 지구 자기장 내에 놓인 전류가 흐르는 도선 동쪽에서 서쪽으로 22A의 전류가 흐르는 도선이 있다. 이 곳에서 지구 자기장은 수평으로 남쪽에서 북쪽으로 0.50×10-4T이다. 36m도선에 작용하는 힘을 구하라. 만약, 서에서 동으로 전류가 흐른다면 힘은 어떻게 변하겠는가? 도선에 작용하는 힘은 지구 내부를 향한다. 전류가 서쪽에서 동쪽으로 흐른다면, 자기력은 같지만 방향은 지표면에서 나오는 방향이 된다. 예제 19.3 지구 자기장 내에 놓인 전류가 흐르는 도선

11 19.5 전류 고리에 작용하는 토크 직사각형 전류 고리 길이가 a인 변: 19.5 전류 고리에 작용하는 토크 길이가 b인 변:

12 토크(돌림힘)는 토크(돌림힘)는 자기장이 평면의 전류고리에 평행한 경우

13 실제는, 전류고리 모양에 관계없이 위 식이 적용됨. 그리고, N번 감긴 전류고리에 작용하는 토크는

14 예제 19.3 자기장 내에 놓인 원형 전류 고리에 작용하는 토크
반지름이 50cm인 원형 전류 고리가 B=0.05T인 자기장과 30º의 각을 이루고 있다. 이 고리 도선에 2.0A의 전류가 흐르고 방향은 그림과 같다. 이 때 토크는 얼마인가?

15 19.6 검류계와 응용 검류계 원리: 자기장 내에서 코일이 전류에 비례하는 토크를 받아서 회전

16 전류계 전압계 • 측정하고자 하는 회로와는 직렬연결 두 개의 저항을 병렬 연결하면,
등가 저항은 각각의 저항보다 항상 작아진다. 전압계 전류계 • 측정하고자 하는 회로와는 병렬연결

17 19.7 자기장 내 하전 입자의 운동

18 예제 19.4 균일한 자기장에 수직하게 운동하는 양성자
크기가 0.35T인 균일한 자기장에서 반지름이 14cm인 원형 궤도를 그리며 운동하는 양성자가 있다. 자기장은 양성자의 속도에 수직하다. 양성자의 궤도의 속력을 구하라.

19 19.8 긴 직선 도선의 자기장과 암페어의 법칙 모든 나침반의 바늘: 지자기 방향 나침반의 바늘: 원의 접선 방향

20 무한히 긴 도선

21 • 암페어의 법칙 임의의 전류가 흐르는 도체 주위의 자기장 계산 임의의 닫힌 경로를 생각하자.

22 대칭성에 의해서 B가 도선을 중심으로 원형을 이룸.
무한히 긴 도선에 암페어 법칙 적용 ↓ 대칭성에 의해서 B가 도선을 중심으로 원형을 이룸. ∴ 닫힌 곡선: 원으로 선택.

23 예제 19.5 긴 도선 주위의 자기장 5A의 전류가 흐르는 긴 직선 도선이 있다. 이때 도선에서 4mm 떨어져서 전류 방향과 평행하게 양성자가 1.5×10-3m/s 속도로 움직인다. 도선에 의해 생긴 자기장이 양성자에 작용하는 자기력의 세기와 방향을 구하시오.

24 19.9 두 평행 도선 사이의 자기력 ∴ 같은 방향으로 전류가 흐르는 두 도선은 서로 잡아 당긴다.

25 예제 19.6 도선의 공중 부양 단위 길이당 무게가 1×10-4N/m인 두 도선이 지표면 위에서 서로 평행하게 놓여있다. 지구 자기장이 영향을 못 미치도록 하기 위하여 도선들은 남북 방향으로 정렬되어 있다. 도선 간격이 0.10m일 때, 아래쪽의 도선이 바로 위에 있는 선을 떠있게 하기 위하여 각 도선에 흐르는 전류는 얼마이어야 하는가? (같은 양의 전류가 서로 반대방향으로 흐른다고 가정한다.)

26 19.10 전류 고리의 자기장 • 전류고리선 막대 자석의 경우와 유사 19.10 전류 고리의 자기장

27 19.11 솔레노이드의 자기장 • 솔레노이드 매우 촘촘히 감기고, 매우 긴 솔레노이드 내부에서는 일정한 자기장B

28 예제 19.7 솔레노이드 내부의 자기장 길이가 10cm이고, 100번 감은 솔레노이드가 있다.
솔레노이드에 0.5A의 전류를 흘릴 때, 내부의 자기장은 얼마인가?