자기력의 방향

자기력의 방향

 

평행한 두 전선에 전류가 흐를 때 전선에 흐르는 전류의 방향이 같으면 인력(당기는 힘)이 나타나고, 흐르는 전류의 방향이 반대 방향이면 척력(미는 힘)이 나타난다. 왜 그런가?

 

  a) 상대론적인 전하 밀도의 차이로 인해

  b) 질량-에너지 등가의 결과로 인해

  c) 자연의 근본적인 힘으로 때문에  

  d) 위의 세가지 모두로 인해  

  e) 다른 이유로 인해

 

 

 

 

 

해 답 : 자기력의 방향

 

  답은 a). 상대론적 길이 수축에 의해 정전기적 전하 밀도의 상대적 차이로 나타난다.   같은 전선 안에서는 전자는 아래의 그림과 같이 어떠한 효과를 느끼지 못한다. 비록 전류가 흐른다고 하더라도 한쪽으로 나간 전자의 수만큼, 다른 한 쪽 끝을 통해 전자가 들어오기 때문이다. 그러나 평행한 전선 속을 전자가 움직일 때, 움직이는 전자에게는다르게 보인다.

 

 

만약,두 전선의 전자가 같은 방향으로 이동한다고 가정하자. 전자가 보았을 때,  다른 전선의 전자는 마치 정지해 있는 것처럼 보인다. 왜냐면, 같은 속도로 같은 방향을 움직이니까. 하지만, 제자리에 있는 양성자는 전자의 속도로 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보인다. 

 

그래서, 양성자는 상대론적 길이 수축이 일어나 밀도가 커 보인다. 그럼, 주변과 상쇄되더라도 양성자가 많으므로 (+)속성을 띄게 된다.

 

그래서 인력이 작용하게 되는 것이다. 반대방향으로 움직일 때도, 같은 원리로 설명할 수 있다. 이때는 반대 전선의 양성자와 전자가 모두 반대방향으로 움직인다.

 

 하지만,  양성자는 전자의 속도만큼 속도 만큼, 전자는 전자속도의 2배만큼 후퇴하는 것으로 보인다. 곰곰히 생각해 보면 이해가 갈 것이다. 같은 길이 수축이 일어 나더라도, 속도가 빠른 전자의 밀도가 더 크게 된다. 그래서, (-)속성을 띄게 되므로 척력이 작용하게 된다.