반응형 전자기학(Electromagnetics)/정자기학4 전류의 정의(Electric currents) 전류는 중학 과학에서 등장하지만, 자기장을 이해하는 핵심 열쇠입니다. 이후부터 등장하는 전자기학에서 전류는 거의 빠지지 않고 항상 등장합니다. 전류의 중요성은 정전기학에서 전하가 하던 역할을 정자기학에서는 전류가 하게 된다는 사실에서 어렵지 않게 알 수 있습니다. 도입부에서 전기장은 전하에 의해 생성되고, 자기장은 전류에 의해 생성됨을 역설했었습니다. 물론, 전자기학을 좀 더 깊게 파보면 전류가 자기장을 만드는 것은 맞지만 전류보다 더 심층적인 자기장의 근원을 탐구하면 자기장의 발산이 0이라는 점으로부터, 근원이 없음을 알 수 있습니다. 즉 자하(magnetic charge)는 아직 전하와 달리 인류가 발견하지 못했고, 맥스웰 법칙의 두번째 식은 아직 깨지지 않았습니다. 이 내용까지 달려가기 위해선 정자.. 2022. 6. 19. 자기력은 일을 하지 않는다(Magnetic force do NOT work) 로런츠 힘에 관한 식을 보면, 벡터의 외적이기 때문에 전기장과 자기장, 자기장과 힘, 힘과 자기장은 모두 수직 관계를 가집니다. 미소 일의 변화량은 힘과 미소 변위 벡터의 내적 값에 해당하고, 힘 자리에 로런츠 힘에서 전기력을 제외시킨 뒤 자기력만을 대입하게 되면 $$dW_{\mathrm{mag}}=\mathbf{F}_m\cdot d\mathbf{l}=q\left( \mathbf{v}\times \mathbf{B} \right)\cdot \mathbf{v}\,dt=0$$ 와 같이 그 결과는 0입니다. 왜냐하면 속도 벡터 $\mathbf{v}$와 $\mathbf{v}\times \mathbf{B}$ 의 내적은 언제나 0이기 때문이지요. 임의의 벡터를 외적한 값은 그 벡터와 언제나 내적해서 0이 되기 때문입.. 2022. 6. 19. 로렌츠 힘, 로런츠 힘(Lorentz Force) 자기력의 기본적 원리를 숙지하였다면 로렌츠 힘을 이해하는 과정으로 넘어갈 수 있습니다. 1. 로렌츠 힘, 로런츠 힘(Lorentz Force) 이전 글에서는 자기력이 전류가 흐르는 도선 주위에 생기는 자기장에 의해 발생하는 힘이라 설명하였습니다. 그런데 전류라는 것은 일정한 속도를 가진 전하의 흐름을 가리키는 것이고, 그러니 전류와 자기장의 관계가 있다면 전류의 정체인 전하와 자기력을 엮으려는 시도가 시작될 수 있습니다. 그것이 로런츠 힘에 해당합니다. 1) 정의 정의를 먼저 보고 그 후 유도를 하겠습니다. 대전 입자에 작용하는 전기력과 자기력의 합력을 로렌츠 힘이라고 한다. $$\mathbf{F}=\mathbf{F}_B+\mathbf{F}_E=q\left( \mathbf{v}\times \mathbf{.. 2022. 6. 19. 자기력의 정확한 정의와 원리(The definition and principle of Magnetic Force) 자기는 전기에 비해 훨씬 어렵고 복잡합니다. 저는 어렸을 때부터 물리학에서 자기장과 자기력이 가장 어려웠습니다. 우선 자기장과 자기력을 정의하기가 난해하다는 것에서 고민이 시작되고, 왜 자기장이 생기며 자기력이 작용하는지 알 수가 없었습니다. 자기를 설명하는 가장 흔한 방법은 자석(또는 원자자석)을 도입하는 것입니다. 간단히 자석이 당기는 힘, 그리고 자석 주변에 존재하는 장(field)을 자기장이라고 설명하는데, 이는 정치에서 당(party)이 무엇이냐는 질문에 보수당, 진보당이 있다고 말하는 격입니다. 정확한 의미나 정의를 설명하지 않고 예시만으로 눈가리고 아웅하는 격이죠. 하지만 일반인에게 저러한 질문을 한다면 그러한 설명이 최선일 수도 있습니다. 그만큼 자기의 정확한 근본 원리는 어렵기 때문에 설.. 2022. 3. 9. 이전 1 다음 반응형
