물리실험 - 전류와 전류 사이
1. 실험의 목적 및 의의
도선에 전류가 흐르게 되면 그 도선 주위에는 자기마당이 생겨나게 되고 이 자기마당 내에 닫혀진 전류가 흐르는 도선을 놓게 되면 도선은 자기맏아에 의해 돌림힘을 받는다.또, 직선도선 주위에 생기는 자기마당과 같이 자기마당이 불균일한(즉, 위치에 따라서 방향이나 크기가 변하는) 경우, 두 도선은 서로 힘을 미치기도 한다. 이 실험에서는 직류전류가 흐르는 솔레노이드의 고른 자기마당 안에 전류가 흐르는 도선을 넣고 이 도선이 받는 자기 돌림힘을 측정한다. 이 돌림힘의 방향을 확인하고, 그 크기가 자기마당과 도선에 흐르는 전류에 어떻게 의존하는지를 알아본다.
2. 배경 이론
서로 떨어진 도선에 흐르는 전류사이에 미치는 힘은 먼저 한 전류에 의해 주위 공간에 자기마당이 형성되고 이 자기마당 안에 전류가 흐르는 다른 도선이 놓이면 이 도선의 전류가 자기마당에 의해 힘을 받는 것으로 생각할 수 있다. 두 평행한 직선 도선을 흐르는 전류를 각각 ia와 ib, 도선 사이의 거리를 d 라고 하면 전류 ia 에 의해 생긴 자기마당은 전류 ib가 흐르는 도선 위치에서 그 크기가
(1)
이고, 방향은 오른나사의 법칙을 따라서 [즉, 전류 ia의 방향으로 진행시키기 위해 오른나사를 돌려야 하는 방향] 아래 방향이다. 윗 식에서 o 는 투자율로서 진공 또는 자성이 없는 물질 안에서 로 정의된 값이다. 이 정의식은 곧 다시 설명하기로 한다.
이 자기마당에 의해 전류 ib 가 흐르는 도선 b 의 길이 L 인 부분이 받는 힘은
→ → →
(2)
이다. 그림에서 자기마당과 전류 ib의 방향이 서로 수직이므로 이 자기힘의 크기는
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2014.05.23
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