[중학교 2학년/과학2] 자기/ 핵심정리/ 요약

자기장

자석의 두 극을 가까이 하면 같은 극끼리는 밀어내는 힘이 작용하고, 다른 극끼 리는 끌어당기는 힘이 작용한다. 이와 같이 자성을 띠는 물체 사이에 작용하는 힘을 자기력이라고 한다. 자석 주위에 철가루를 뿌리거나 나침반을 놓으면 철가루가 일정한 모양을 만들거나 자침이 특정한 방향을 가리키는데, 이것은 자석에 의해 자기력이 작용하기 때문이다. 이처럼 자석 주위에서 자기력이 작용하는 공간을 자기장이라고 한다. 자기장의 방향은 자침의 N극이 가리키는 방향이다.

자기장의 세기는 자석의 N극과 S극에 가까이 갈수록 세어지는데, 이것은 자석 주위에 배열된 철가루의 빽빽한 정도를 통해 알 수 있다. 또, 자석 주위에 작은 자침을 여러 개 놓으면 자침들이 자기장에 의해 자석의 N극에서 S극으로 향하는 선을 따라 배열된다.

 

막대자석 주위의 자기장 그림

 

전류에 의한 자기장

자기장은 자석 주위에만 생기는 것이 아니라 전류가 흐르는 도선 주위에도 생긴다. 이것은 전류가 흐르는 도선 주위에 놓은 나침반의 자침이 회전하는 모습을 보 면 알 수 있다. 직선 도선 위에 나침반을 놓았을 때, 전류가 흐르지 않으면 나침반의 자침이 움직이지 않지만 전류를 흐르게 하면 자기장이 형성되어 나침반의 자침이 회전한다.

전류에 의한 자기장의 방향 전류가 흐르는 직선 도선 주위에 철가루를 뿌리면 철가루가 동심원 모양으로 늘어선다. 즉, 전류가 흐르는 직선 도선 주위에는 도선을 중심으로 동심원 모양의 자 기장이 생기는데, 이때 자기장의 방향은 오른손을 이용하여 찾을 수 있다. 오른손 엄지손가락이 전류의 방향을 향하도록 하여 도선을 감아쥘 때, 나머지 네 손가락이 가리키는 방향이 자기장의 방향이다.

직선 도선을 구부려 원형으로 만든 뒤 전류를 흐르게 하면 원형 도선의 중심에는 도선에 수직으로 지나가는 방향으로 자기장이 형성되고, 도선에 가까운 곳에는 원 모양의 자기장이 형성된다.

직선도선에 의한 자기장 그림

원형도선에 의한 자기장 그림

전류가 만드는 자기장 요약자료

자기장 속의 도선에 작용하는 힘

전류가 흐르는 도선 주위에는 자기장이 형성된다. 이 도선 주변에 자석이 놓여 있다면 어떻게 되는지 알아보자. 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선은 전류와 자기장의 방향에 각각 수직인 방향 으로 힘을 받는다. 이때 도선이 받는 힘의 방향은 오른손을 이용하여 찾을 수 있다. 오른손을 펴서 네 손가락의 방향을 자기장의 방향과 일치시키고, 엄지손가락을 전 류의 방향과 일치시켰을 때, 손바닥이 향하는 방향이 도선이 받는 힘의 방향이다.

자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 이용한 장치에는 전동기, 스피커 등이 있다. 전동기에는 그림 19와 같이 자석과 코일이 들어 있는데, 이 코일에 전 류가 흐를 때 코일의 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대 가 된다. 따라서 코일의 왼쪽 부분과 오른쪽 부분이 받는 힘의 방향도 반대가 되어 코일이 회전하게 된다.

전기와 자기가 만드는 힘 요약자료