¾ÓÆ丣 ¹ýÄ¢ÀÇ ÀÀ¿ë


¿ø±âµÕ Àü·ù

graphic

¿ø±âµÕ Àü·ù¿¡ ÀÇÇÑ ÀÚ±âÀå °è»ê_ ¹«ÇÑÈ÷ ±ä ¹Ý°æ $R$ÀÎ ¿ø±âµÕ¿¡ Àü·ù°¡ À§·Î È帣°í ÀÖ´Ù. Àü·ù´Â ¿ø±âµÕ Àüü¿¡¼­ $I$·Î ±ÕÀÏÇÏ°Ô È帣°í ÀÖ´Ù. À̶§ Áß½ÉÃàÀ¸·Î ºÎÅÍ $r$ ¶³¾îÁø ÁöÁ¡ÀÇ ÀÚ±âÀåÀ» ±¸Çϱâ À§ÇÏ¿© ¹Ý°æ $r$ÀÇ ¾ÓÆ丣 ÀûºÐ°æ·Î¸¦ µµÀÔÇÏ¿´´Ù.

¹ÝÁö¸§ $R$ÀÎ ¿ø±âµÕ ³»ºÎ¿¡ Àü·ù $I$°¡ ±ÕÀÏÇÏ°Ô Àü·ù°¡ È帣°í ÀÖÀ» ¶§ÀÇ ÀÚ±âÀåÀÇ ºÐÆ÷¸¦ ±¸ÇØ º¸ÀÚ. ºñ¿À-»ç¹Ù¸£ÀÇ ¹ýÄ¢À¸·Î ÀÚ±âÀåÀ» ±¸Çϱâ À§Çؼ­´Â ¿øÁÖÀÇ ¸ðµç ºÎºÐ¿¡ ÀÖ´Â Àü·ù¹ÐµµÀÇ ±â¿©¸¦ üÀûÀûºÐÀ¸·Î °è»êÇØ¾ß ÇÏÁö¸¸ ´ëĪ¼ºÀ» °í·ÁÇÑ ¾ÓÆ丣 ¹ýÄ¢À¸·ÎºÎÅÍ °£´ÜÇÏ°Ô Ç®¸°´Ù.

ÀÚ±âÀåÀ» ±¸ÇÏ·Á´Â ÁöÁ¡À» Åë°úÇÏ°í ¿ø±âµÕÀÇ Áß½ÉÃàÀÌ Áß½ÉÀÌ µÇ´Â ¿øÀ» ¾ÓÆ丣 ÀûºÐ°æ·Î·Î »ïÀÚ. À̶§ ÀûºÐ°æ·Î»óÀÇ ÀÚ±âÀåÀº Àü·ù ºÐÆ÷ÀÇ ´ëĪ¼º¿¡ ÀÇÇÏ¿© ÀûºÐ°æ·Î¸¦ µû¶ó°¡´Â ¹æÇâÀÌ µÈ´Ù. (À̸¦ È®½ÇÈ÷ Çϱâ À§ÇÏ¿© ºñ¿À-»ç¹Ù¸£ÀÇ ¹ýÄ¢À» µ¿¿øÇؼ­ Àü·ùÀÇ ¿ä¼ÒµéÀÌ ÀÚ±âÀåÀ» ¾î¶»°Ô ¸¸µå´ÂÁö¸¦ »ý°¢ÇØ¾ß ÇÑ´Ù) ÇÑÆí °¢ °æ·ÎÀ§¿¡¼­ÀÇ ÀÚ±âÀåÀÇ Å©±â´Â Ãà´ëĪÀ» °í·ÁÇÏ¸é °°¾Æ¾ß ÇϹǷΠ¾ÓÆ丣 ÀûºÐÀÌ ½±°Ô °è»êµÈ´Ù. \[ \oint_{\mathrm{circle}}\mathbf{B} \cdot d \mathbf{l} = \oint Bdl = B \oint dl = B[2\pi r] \] $r \gt R$ À̾ Æó°æ·Î ¼Ó¿¡ ¿ø±âµÕ Àüü°¡ Æ÷ÇԵǾî ÀÖ´Ù¸é ±× °æ·Î ¼ÓÀ» °üÅëÇÏ´Â Àü·ù´Â $I$·Î¼­ Á÷¼±Àü·ù¿¡ ÀÇÇÑ °á°ú¿Í °°Áö¸¸ ¿ø±âµÕ ¼Ó¿¡¼­ÀÇ ÀÚ±âÀåÀº $r \lt R$ À̹ǷΠ³»ºÎÀÇ Àü·ù°¡ ´Ù¸£°Ô ÁÖ¾îÁ®¼­ °á°ú°¡ ´Ù¸¥ ÇüÅ°¡ µÈ´Ù. À̶§ÀÇ Æó°æ·Î ¼ÓÀ» Åë°úÇÏ´Â Àü·ù´Â ±× ¸éÀû¿¡ ºñ·ÊÇÏ¿© \[ I \frac{\pi r^2}{\pi R^2} \] À¸·Î ȯ»êµÈ´Ù. µû¶ó¼­ \[ B[2\pi r] = \mu_0 \left[ I \frac{\pi r^2}{\pi R^2} \right] \quad \Rightarrow \quad B = \frac{\mu_0}{2\pi} \frac{I}{R^2} r \]


_ ºñ¿À-»ç¹Ù¸£ÀÇ ¹ýÄ¢_ Àü·ù¹Ðµµ_ ÀÚ±âÀå

¼Ö·¹³ëÀ̵å

¼Ö·¹³ëÀ̵å´Â ¿ø±âµÕÀÇ Æ²¿¡ µµ¼±ÀÌ ³ª¼±ÇüÀ¸·Î »ª»ªÇÏ°Ô °¨°Ü ÀÖ´Â °ÍÀ» ¸»ÇÑ´Ù.

graphic

¼Ö·¹³ëÀ̵åÀÇ ÀÚ±âÀå °è»ê_¼Ö·¹³ëÀ̵忡 ¾ÓÆ丣 ¹ýÄ¢À» Àû¿ëÇÏ¿© ³»ºÎ¿¡¼­ Çü¼ºµÇ´Â ÀÚ±âÀåÀ» ±¸ÇÑ´Ù. ÄÚÀÏÀÌ ¸Å¿ì ÃÎÃÎÇÏ°Ô °¨°ÜÀÖ¾î °ÅÀÇ ¸ðµç ÀÚ±âÀåÀº ³»ºÎ¸¦ ±ÕÀÏÇÏ°Ô È帣°í ¿ÜºÎ¿¡¼­´Â °ÅÀÇ Çü¼ºµÇÁö ¾Ê´Â´Ù. µû¶ó¼­ a, b, c,d ·Î Ç¥½ÃÇÑ Æó°æ·Î¿¡ ´ëÇÑ ¾ÓÆ丣 ÀûºÐÀÌ ½±°Ô °è»êµÈ´Ù.

À§ ±×¸²¿¡¼­ÀÇ ¾ÓÆ丣 ÀûºÐ°æ·Î ab, bc, cd, da¸¦ ÅÃÇÒ ¶§ ab¸¦ Á¦¿ÜÇÑ ¸ðµç ±¸°£¿¡¼­´Â ÀÚ±âÀåÀÌ ¾ø°Å³ª ÀÖ´õ¶óµµ ±× ¹æÇâÀÌ °æ·ÎÀÇ ¹æÇâ°ú ¼öÁ÷À̾ ÀûºÐ°á°ú°¡ 0ÀÌ´Ù. ÇÑÆí ab¿¡¼­´Â ¼Ö·¹³ëÀ̵尡 »ó´çÈ÷ ±æ´Ù°í ÇÏ¸é ³»ºÎ¸¦ È帣´Â ÀÚ±âÀåÀº ±ÕÀÏÇÏ°Ô »ý°¢ÇÒ ¼ö ÀÖ¾î ¼±ÀûºÐÀÇ °á°ú´Â $B$ ¡¿ [abÀÇ ±æÀÌ] ÀÌ´Ù. ÇÑÆí µµ¼±ÀÌ ´ÜÀ§±æÀÌ´ç °¨°ÜÀִ Ƚ¼ö¸¦ $n$ À̶ó Çϸé Æó°æ·Î¸¦ Åë°úÇÏ´Â Àüü Àü·ù´Â [Èê·¯µé¾î°£ Àü·ù]¡¿$n$¡¿[abÀÇ ±æÀÌ]°¡ µÇ¾î, \[ Bl=\mu_0 Inl \quad \Rightarrow \quad B=\mu_0 In = \mu_0 I \frac{N}{L} \] ¿©±â¼­ $N$Àº Àüü °¨Àº ¼öÀ̸ç $L$Àº ¼Ö·¹³ëÀ̵åÀÇ ±æÀÌÀÌ´Ù.


_ ÀÚ±âÀå_ Àü·ù

Åä·ÎÀ̵å

Åä·ÎÀ̵å´Â ¾Æ·¡ ±×¸²Ã³·³ Åä·¯½º(µµ³Ó) ÇüÅÂÀÇ Æ²¿¡ µµ¼±À» °¨Àº °ÍÀÌ´Ù. Åä·¯½º ³»ºÎ¸¦ µ¿½É¿ø ÇüÅ·ΠÀÚ±âÀåÀÌ Çü¼ºµÉ °ÍÀ̸ç ÇÑ Á¡¿¡¼­ÀÇ ÀÚ±âÀåÀ» ±¸ÇÏ·Á¸é ±×¸²¿¡¼­ ó·³ ±× ÁöÁ¡À» Åë°úÇÏ´Â ¿øÀ» µû¶ó¼­ ÀûºÐÇÏ¸é µÈ´Ù.

graphic

Åä·ÎÀ̵åÀÇ ÀÚ±âÀå °è»ê_ Åä·¯½º ÇüÅÂÀÇ Æ²¿¡ µµ¼±ÀÌ °¨°Ü ÀÖ´Ù. Åä·¯½º ³»ºÎ¸¦ È帣´Â ÀÚ±âÀåÀº ¹Ý ½Ã°è ¹æÇâÀ¸·Î Çü¼ºµÉ °ÍÀÌ´Ù. ±×¸²¿¡¼­ ó·³ Á߽ɿ¡¼­ °Å¸® $r$À» ÀûºÐ°æ·Î·Î »ï´Â´Ù¸é ±× °æ·Î À§¿¡¼­ÀÇ ÀÚ±âÀåÀº ±ÕÀÏÇÏ¸ç ³ª¶õÇÏ°Ô ÁÖ¾îÁú °ÍÀÌ´Ù.

¾ÓÆ丣 ÀûºÐ°æ·Î¸¦ À§ ±×¸²¿¡¼­ ó·³ ¹Ý°æ $r$ÀÎ ¿øÀ¸·Î ÇÏ¸é ±× °æ·Î À§¿¡¼­ÀÇ ÀÚ±âÀåÀº ±ÕÀÏÇϸ鼭 °°Àº ¹æÇâÀ¸·Î Çü¼ºµÉ °ÍÀÌ´Ù. Àüü °¨°ÜÀÖ´Â µµ¼±ÀÌ $N$°³¶ó¸é ÀûºÐ°æ·Î¸¦ Åë°úÇÏ´Â Àü·ù´Â $NI$°¡ µÇ¾î, \[ B[2\pi r] = \mu_0 NI \quad \Rightarrow \quad B = \frac{\mu_0 NI}{2\pi r} \] ÀÌ´Ù. ÀÌ´Â ÀÚ±âÀåÀÌ Á߽ɿ¡¼­ÀÇ °Å¸®¿¡ ¹Ýºñ·ÊÇÏ¿© Åä·Î½ºÀÇ ´Ü¸é¿¡¼­ ±ÕÀÏÇÏÁö ¾ÊÀ½À» º¸¿©ÁØ´Ù. ±×·¯³ª µµ¼±ÀÌ ¸Å¿ì ÃÎÃÎÈ÷ °¨°Ü ÀÖ´Ù¸é Åä·¯½º ¿ÜºÎ¿¡¼­ÀÇ ÀÚ±âÀåÀº 0 ÀÌ´Ù.


_ ÀÚ±âÀå_ Àü·ù



Copyright ¨Ï 1999~ physica.gnu.ac.kr All rights reserved