[스크랩] 전류에 의한 자기장

자석과 자기장

1. 자석의 성질 (1) 자석의 극 : 자석 주위에 쇳가루를 뿌리면 자석의 끝 부분에 쇳가루가 다른 부분보다 많이 달라붙는다. 자석에 쇳가루가 가장 많이 달라붙는 부분을 자극 이라고 한다. (2) 자극의 종류 : 막대 자석을 자유로이 회전할 수 있게 실에 매달면 막대 자석은 자침과 같이 남북을 향하여 정지한다. ① N극 : 북쪽을 가리키는 자극을 N극 이라고 한다. ② S극 : 남쪽을 가리키는 자극을 S극 이라고 한다. (3) 분자 자석 : 전하는 양전하와 음전하로 따로 분리할 수 있지만, 자석은 N극과 S극을 따로 분리할 수 없다. 다음 그림과 같이 한 개의 자석을 두 조각 또는 여러 조각으로 잘라도 각 조각은 N극과 S극을 갖는 하나의 자석이 된다. 이와 같이 자석을 계속 잘라가면 나중에는 대단히 작은 분자 자석이 된다. (4) 자기력 : 자석과 쇠붙이 또는 자석과 자석 사이에 작용하는 힘을 자기력 이라고 한다. ① 인력 : 다른 극(N극과 S극) 사이에는 서로 끌어당기는 힘인 인력이 작용한다. ② 척력 : 같은 극(N극과 N극, S극과 S극) 사이에는 서로 밀어 내는 힘인 척력이 작용한다. 2. 자기장과 자기력선 (1) 자기장 : 자석 주위의 자기력이 미치는 공간을 자기장 이라고 한다. ① 자기장의 방향 : 자기장 내의 어느 한 점에 자침을 놓았을 때, 자침의 N극이 가리키는 방향이 자기장의 방향이다. ② 자기장의 세기 : 자기장에서 자침의 N극이 받는 힘의 크기로, 자석의 극에서 멀어질수록 약해진다. (2) 자기력선 : 자기장 속에 나침반을 놓고, 자침의 N극이 가리키는 방향을 따라 연속적으로 이어 놓은 선을 자기력선 이라고 한다. 즉, 자기력선은 자기장의 모양을 나타내는 선이다. ① 자기력선의 방향 : 자기장 내에 있는 자침의 N극이 가리키는 방향으로 정한다. 따라서 자기력선의 방향은 자석의 N극에서 나와 S극으로 들어간다. ② 자기력선의 성질 ㉠ 자기력선이 조밀할수록 자기장의 세기가 크다. ㉡ 자기력선은 도중에 끊어지거나 서로 교차하지 않는다. ㉢ 자기력선 위의 어느 한 점에서 그은 접선의 방향이 그 곳에서의 자기장의 방향이 된다. 3. 지구 자기 (1) 지구 자기 : 지구 위에서 나침반의 자침은 남북을 가리킨다. 이것은 지구가 한 개의 큰 자석으로서, 자석의 성질을 지니고 있기 때문이다. 이와 같이, 지구가 가지는 자기를 지구 자기 또는 지자기 라고 한다. (2) 지구 자기의 극 : 지리적인 북극 쪽이 지구 자기의 S극이 되고, 남극 쪽이 N극이 된다.

전류가 만드는 자기장

1. 직선 전류 주위의 자기장 (1) 전류가 만드는 자기장 : 다음 그림과 같이 전류가 흐르는 도선 밑에 나침반을 놓으면 나침반의 자침이 움직이는 것을 볼 수 있다. 이것은 도선에 전류가 흐르면 자기장이 생겨 마치 자석과 같은 성질을 나타내기 때문이다. (2) 직선 도선 주위의 자침의 움직임 : 도선 주위에 놓인 나침반의 N극이 가리키는 방향을 따라 나침반을 옮겨가면 하나의 원이 그려진다. 이 선이 직선 전류가 만드는 자기장을 표시하는 자기력선이 된다. ① 자기력선은 도선을 중심으로 하는 동심원이 된다. ② 도선에서 멀어질수록 자기장이 약해진다. ③ 전류의 방향을 반대로 하면 자기력선의 방향도 반대로 된다. (3) 쇳가루의 모양과 자기장의 표시 ① 쇳가루의 모양 : 직선 도선에 전류가 흐를 때, 그 주위에 쇳가루를 뿌리면 다음 그림과 같이 도선을 중심으로 하는 원을 이루며 일정한 모양으로 배열된다. 따라서, 전류가 흐르는 직선 도선 주위에는 자기장이 생긴다는 것을 알 수 있다. [직선 도선 주위의 자기장] ② 자기장의 표시 : 직선 도선에 흐르는 전류가 만드는 자기장을 자기력선으로 그리면 다음 그림과 같이 도선을 중심으로 하는 동심원이 된다. (4) 자기장의 방향 ① 오른나사의 법칙 : 전류의 방향으로 오른나사를 진행시킬 때에 나사를 돌리는 방향이 자기장의 방향이 된다. ② 앙페르의 법칙 : 오른손의 엄지손가락을 전류의 방향으로 향하게 하고 나머지 네 손가락으로 도선을 감아 쥐면 네 손가락의 방향이 자기장의 방향이 된다. ③ 도선에 흐르는 전류의 방향을 바꾸면 자침의 N극이 가리키는 방향이 반대로 된다. 이것은 전류의 방향이 바뀌면 자기장의 방향도 바뀌기 때문이다. (5) 자기장의 세기 : 전류에 의한 자기장의 세기는 전류가 많이 흐를수록 강하고, 도선에 가까울수록 강하다. 즉, 도선에서 멀어질수록 자기장의 세기가 약해진다. 2. 원형 전류에 의한 자기장 (1) 원형 도선 주위의 자기장 : 원형 도선 주위의 자기장은 원형 도선의 각 부분을 직선 도선으로 생각하였을 때 각 직선 도선에 생기는 자기력선이 합쳐진 것이라고 생각할 수 있다. 따라서 이 때에도 도선의 각 부분에는 오른나사의 법칙이 성립한다. 다음 그림은 원형 도선에 전류가 흐를 때에 그 주위에 나타나는 자기장의 모양이다. [원형 도선 주위의 자기장] ① 원형 도선 안쪽의 자기장은 밖의 자기장보다 강하다. ② 원형 도선 안쪽의 자기장의 방향은 원의 면에 대하여 수직이 된다. (2) 코일 주위의 자기장 ① 쇳가루의 모양 : 코일 주위에 생기는 자기장의 모양을 알아보기 위해 유리판에 쇳가루를 고루 뿌려 보면, 다음 그림과 같이 막대 자석 주위에 생긴 자기장과 비슷한 모양의 자기장이 생기는 것을 알 수 있다. [코일 주위의 자기장] ② 자기장의 방향 : 직선 전류의 경우와는 반대로 오른손의 네 손가락의 끝이 전류의 방향을 향하도록 코일을 감아쥔 다음 엄지손가락을 뻗으면, 엄지손가락이 가리키는 방 향이 N극의 방향, 즉 자기장의 방향이 된다. 따라서, 자기장의 방향은 한쪽 끝(N극)에서 나와서 다른 한쪽(S극)으로 들어가는 방향이다. 3. 전자석 (1) 전자석 : 다음 그림과 같이 전류가 흐르는 코일 속에 쇠못을 넣어 주면 쇠못은 가까이에 있는 쇳조각을 끌어당긴다. 이것은 쇠못이 자석이 되었기 때문인데, 이와 같은 방법을 이용하여 만든 자석을 전자석 이라고 한다. 전자석은 전류가 흐를 때에만 자석의 성질을 띠고, 전류가 흐르지 않을 때에는 자석의 성질을 띠지 않는다. (2) 전자석의 극 : 전자석의 한쪽 끝에 나침반을 가까이 가져갔을 때, 자침의 N극이 끌리면 전자석의 그 끝은 S극이고, 반대쪽은 N극이다. 전자석의 자극은 다음 그림과 같이 오른손을 이용하면 쉽게 알 수 있다. 즉, 전류가 흐르는 방향으로 네 손가락을 감아쥐었을 때 엄지손가락이 향하는 쪽이 N극이다. (3) 코일과 전자석의 자기력선 : 속이 빈 코일과 코일에 쇠막대를 넣었을 때의 자기력선을 비교하면, 다음 그림과 같이 쇠막대를 넣은 코일의 자기력선이 더 많다. 따라서, 코일 속에 쇠막대를 넣으면 강한 전자석을 만들 수 있다. (4) 전자석의 성질 ① 전자석은 영구 자석과는 달리 전류가 흐를 때에만 자석이 되며, 전류가 끊어지면 자석의 성질을 잃는다. ② 전자석은 전류가 많이 흐를수록, 감은 수가 많을수록 강한 자석이 된다. ③ 전류의 방향이 바뀌면 전자석의 극도 반대로 바뀐다. (5) 전자석의 이용 : 전자석은 초인종, 전화기, 전신기, 기중기, 자동문 등에 널리 활용되고 있으며, 또 강력한 전자석은 폐품 처리에 이용되기도 한다. 한편, 최첨단 과학 연구에 쓰이는 강력한 자석이나 로봇 또는 자동화 장치 등에 이르기까지 매우 광범위하게 이용되고 있다.

출처 : 루시

글쓴이 : 수빈 원글보기

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