중2 자기장속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘(전자기력)

앞에서 전류가 흐르면 전류 주위의 자기장이 만들어집니다. 직선도선, 원형도선, 코일에서 자기장의 방향을 봤고, 이번에는 자기장 속에 전류가 흐르게 되면 힘을 받게 됩니다. 이런 힘을 전자기력이라고 하죠. 좀 더 쉽게 말하면 자석 주변에 전류가 흐르게 되면 자석에 의한 자기장과 전류에 의한 자기장 때문에 힘이 발생하는 것입니다.

 

그림으로 보면~~

자기장속에서 도선이 받는 힘 - 비상교육 참조

알루미늄 막대가 말굽자석 사이에 있네요. 알루미늄 막대에 전류가 흐르면 막대는 움직이게 되는데요, 왜 움직일까요? 자석에 의한 자기장과 전류에 의한 자기장의 상호작용에 의해서 움직이게 됩니다. 그럼 어떤 방향으로 움직일까요? 그림에서는 위로 올라가게 됩니다. 이런 힘을 전자기력이라고 합니다.

 

 

그럼 힘의 방향이 어떻게 되는지 알아볼께요^^

오른손 펴서 손바닥은 힘의 방향, 네 손가락은 자기장의 방향, 엄지손가락은 전류의 방향을 하죠. 그러면 위 그림에서 알루미늄 막대가 위로 힘을 받는지 아시겠죠??

자기장속에서 전류가 받는 힘

 

원래 이 법칙은 플레밍의 왼손법칙에서 왔어요. 서양에는 왼손잡이가 많아서 왼손을 사용해서 그런 것 같고, 우리나라에는 오른손잡이가 많은 편이잖아요~ 그래서 바꾼 것 같은데요~ 왼손법칙도 볼까요??

플레밍 왼손법칙 - 네이버 참조

 

오른손으로 하기 힘든 방향에서 왼손을 사용하면 조금은 수월합니다.

 

- 문제 -

간단한 문제로 정리를 해보세요^^

자기장속에서 도선이 받는 힘

 

보통 문제가 나왔을 때, 가장 많이 물어보는 것이 막대는 어느 쪽으로 움직일까???입니다. 첫 번째 전류의 방향과 자기장의 방향을 찾아야 하는데요, 전류의 방향은 (+)에서 (-)이죠.  전류의 방향은 그림처럼 표시가 되죠.

자기장속에서 도선이 받는 힘

두 번째 자기장의 방향으로 찾아야 합니다. 자기장의 방향은 N극에서 S극이죠. 그림에 표시를 하면 

자기장속에서 도선이 받는 힘

그림처럼 나타낼 수 있어요~~ 마지막으로 손을 이용해서 힘의 방향을 찾으시면 됩니다. 

 

가에서 막대는 B 쪽으로 힘을 받게 되고요, 나에서 막대는 d 쪽으로 힘을 받게 됩니다. 어떠세요?? 감이 오시나요??

 

- 힘의 크기 -

1) 자기장 속에서 받는 전류의 힘은 자기장이 셀수록, 전류의 세기가 셀수록 큽니다.

2) 자기장의 방향과 전류의 방향이 수직일 때 가장 큰데요, 그 이유는 고등학교에서 배워요~~

일단 그림을 잠깐 볼까요??

 

자기장속에서 도선이 받는 힘 비교 - 비상교육 참조

힘의 방향을 찾을 때 손을 보면 전류의 방향과 자기장의 방향이 수직이죠. 왜 그런지 그림을 보시면 이해가 되겠죠??

 

 

- 일상생활에서 예 -

일상생활에서 가장 많이 사용되는 예가 바로 전동기(모터)입니다. 전동기를 모식도(간단하게)로 나타나면 그림과 같아요^^

 

전동기

 

그림에서 빨간색 화살표가 전류가 흐르는 방향이고, 파란색 화살표가 자기장의 방향입니다. AB 구간에서 힘은 위쪽으로 되고, CD구간은 아래쪽으로 받게 되죠. 그리고 AD와 BC구간은 전류의 방향과 자기장의 방향이 수평하므로 힘은 0이므로 작용하지 않아요. 시계방향으로 회전하게 됩니다. 이해가 되시나요???

 

정류자는 전동기가 한 방향으로만 회전하도록 도와주는 장치라고 보시면 돼요~~   

 

전동기외에, 전류계와 스피커도 이런 원리로 작동을 하는 예입니다.^^

 

참고로 학교에서 할 수 있는 전기그네라는 실험도 있어요^^

전기 그네

 

이상 자기장 속에서 받는 전류의 힘 포스팅이었습니다.

이렇게 하면 2단원이 마무리가 되었네요^^ 중간고사가 다가오고 있네요~~ 평소 준비 잘하시면 좋은 성적 받을 수 있답니다. 다들 열공하세요^^

구독과 하트, 광고는 제게 큰 도움이 됩니다.^^