> 박현우님께서 말씀하시길....
>
> 고등학교 물리교과서에서는 로렌츠힘에 대해서 설명이 되어있습니다.
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> 한편 그 힘의 방향을 구하는 방법으로 플레밍의 왼손법칙 또는
> 오른손법칙을 제시하고 있지만 왜 그러한 방향으로
> 힘이 생기게 되는지에 대한 메커니즘은 설명이 되어있지 않습니다.
>
> 그래서 여기저기 인터넷에서 찾아보니 자기력선의 밀도 차이로
> 힘의 방향을 설명하고 있던데 그 그림은 아래와 같습니다.
> 하지만, 자기력선의 밀도에 차이가 왜 힘을 발생시키는지 이유를 모르겠습니다.
> 설명좀 부탁드릴게요.
>
> 혹시 로렌츠힘의 방향이 왜 그렇게 되는지
> 고등학생은 이해하기 어려운 것이라면
> 그렇다고 설명해주셔도 감사하겠습니다~
 전류가 자기장에 받는 힘
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 전자기력 
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| 자석만 있는 경우의
자기력선 분포 | | 전류만 있는 경우의
자기력선 분포 | | 자석의 자기장 속의 코일에 전류를 흐르게 했을 경우 | | |
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자기장 하에 놓여 있는 전류가 받는 힘은 기본적으로 플레밍의 왼손 법칙으로 설명됩니다. 즉 왼손의 중지 방향으로 전류를 흐르게 하고, 검지 방향으로 자기장을 걸었을때 힘을 받는 방향은 엄지방향이 됩니다.
이렇게 자기장 아래에서 전류가 받는 힘을 로렌츠 힘이라고 하여 자연계의 네 가지 기본힘 중 하나인 자기력(전기력과 함께)입니다.
따라서 전류가 받는 힘은 자신의 전류값과 자신이 만든 자기장을 제외한 다른 자기장값의 곱(둘이 수직이 아니라면 기울어진 각의 sin값을 곱한)으로 주어집니다.
한편 질문에 제시한 설명도 나름대로 타당합니다.
공간에 자기장이 형성되면 각 지점에 형성되는 자가장의 제곱의 총합으로 에너지가 축적됩니다. 일종의 퍼텐셜 에너지입니다. 좌변 그림과 중앙 그림이 서로 멀리 떨어져 있는 상황이라면 이 퍼텐셜 에너지가 최저로 주어집니다. 그러나 우변 그림과 같이 서로 합성되어 자기장이 형성된다면 제곱한 자기장의 총합이 가장 커집니다. 즉 자기장이 서로 더해져서 제곱이 되므로 퍼텐셜 에너지가 최대가 됩니다. 따라서 도선을 멀리 떨어트려 서로 분리되게 하여 퍼텐셜 에너지가 줄어드는 방향으로 힘이 작용합니다. 이때 위 방향이나 아래 방향일 수 있는데 점진적으로 줄어드는 방향이 위방향인 것입니다.
그런데 두번째로 설명하는 방법도 맞긴 하지만 첫번째로 설명한 것보다는 고등학생이 이해하긴 어려운 면이 있습니다. 즉, 자기장에 의해 형성되는 에너지의 개념을 필요로 하니까요. 그럼에도 불구하고 그림으로 설명하는 것은 일단 도형으로 쉽게 이해를 도모할 수 있다고 보는 것 같습니다.
정기수
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님이
남겨주셨습니다.
[Re]로렌츠힘의 방향이 그럴 수 밖에 없는 ...