직선전류의 자기장

 

1820년 덴마크의 과학자 외르스테드는 도선에 전류가 흐르는 실험을 보여 주던 중, 우연히 전류가 흐르는 도선 주위에서 나침반 바늘이 움직이는 것을 발견하였다. 이러한 발견에 의해 자기장은 영구 자석뿐만 아니라 전류에 의해서도 만들어진다는 사실이 밝혀졌으며, 그 당시까지 별개의 현상으로 알았던 전기와 자기가 서로 밀접한 관계가 있다는 사실이 밝혀졌다.

 

[직선전류의 자기장]

직선 도선에 전류를 흐르게 하고 도선 주위에 철 가루를 뿌리면, 아래 그림의 (가)와 같이 도선을 중심으로 동심원을 그리며 철 가루가 배열된다. 이것은 직선 전류가 만드는 자기장이 도선을 중심으로 원을 그리기 때문이다. 따라서 직선 도선 주위에 나침반을 놓으면 나침반 자침의 N극이 그림 (나)와 같이 된다. 직선 전류의 방향을 반대로 바꾸면 전류 주위의 자기장 방향은 반대로 바뀐다. 

 

아래 그림의 (가)와 같이 직선 전류에 의한 자기장의 방향은 오른손 엄지손가락이 전류의 방향을 향하게 할 때 나머지 네 손가락을 감아쥐는 방향이다. 이것은 그림 (나)와 같이 오른나사의 진행 방향을 전류의 방향으로 할 때 나사가 회전하는 방향과 같다. 이것을 앙페르 법칙 또는 오른나사 법칙이라고한다. 

도선에 흐르는 전류의 세기가 강할수록 나침반 자침의 회전 정도가 커지고, 도선에 흐르는 전류에서 멀어질수록 나침반 자침의 회전 정도가 작아지는 것을 볼 수 있다. 이것은 직선 전류에 의한 자기장의 세기는 전류의 세기에 비례하고, 도선으로부터의 거리에 반비례하기 때문이다.

 

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