중2 전류가 만드는 자기장 (2)

자석에 의해서만 자기장이 생성되는 것은 아니죠?? 전류에 의해서도 자기장이 형성됩니다. 이미 앞에서 언급을 했죠?? 모르겠다면, 위 게시글 참고하세요^^

2023.04.13 - [중등과학문제풀이/중2 과학 이론] - 중2 전류가 만드는 자기장 (1)

중2 전류가 만드는 자기장 (1)

 

코일에서 자기장

 

솔레노이드 들어본 적 있으세요?? 거의 없죠?? 근데, 전자석은 들어보셨죠?? 전자석을 만드는 원리가 솔레노이드에서 자기장입니다.^^ 솔레노이드는 원형도선을 여러 개를 겹쳐 놓았다고 생각하시면 됩니다.

 

코일에서 자기장 - 비상교육 참조

 

코일에서 자기장의 방향은 오른손(오른나사)의 법칙을 이용하는데요, 오른손의 법칙에서 엄지손가락이 전류이고, 나머지 네 손가락이 자기장의 방향이었죠. 하지만, 코일에서 방향은 반대입니다. 네 손가락이 전류이고, 엄지 손가락이 자기장이라는 것.. 이 부분은 조심하셔야 해요^^

 

코일에서 자기장 방향 - 비상교육 참조

 

그림을 보시면 네 손가락이 감아쥐는 방향이 전류가 되고, 엄지손가락이 가르키는 부분이 자기장의 방향입니다. 전류의 방향이 반대가 되면 자기장의 방향도 반대가 되겠죠??

 

 

 

문제

 

간단한 문제를 볼까요??

 

코일에서 자기장

 

그림에서 화살표방향은 전류의 방향입니다. 그러면 자기장의 방향은 어떻게 될까요? 네 손가락을 전류의 방향대로 감아쥐면 엄지 손가락이 왼쪽을 향하게 되죠? 그럼 자기장의 방향은 D에서 C로 나가는 방향이 됩니다.

 

 

어떠세요?? 이해가 되시나요?? 코일에서 자기장의 방향을 찾을 때 네 손가락을 감아쥐는 방향에 조심해야 합니다. 그림을 잘 보시면 여러분들 입장에서 전류가 앞쪽에서 뒤쪽으로 흐르고 있죠? 그러면 아래 그림과 같은 손 모양이 되겠죠??

 

문제풀이

 

아래 그림은 전류의 방향이 뒤쪽에서 앞쪽으로 흐르고 있네요. 

 

문제풀이

 

그럼 손모양이 달라지겠죠??

 

문제풀이

 

이해가 되시나요?? 

코일에서 자기장의 방향은 찾을 때 손만 잘 사용하면 큰 어려움이 없는 문제입니다.

 

 

 

코일 밖에서 자기장의 방향은 어떻게 될까요?

코일을 하나의 하나의 자석이라고 생각하고 보면 되는데요~~

 

코일 속 자기장의 방향

 

그림에서 빨간색은 코일 안쪽에서 자기장의 방향이고, 파란색은 코일 바깥쪽에서 자기장의 방향입니다. 코일 자체를 자석이라고 생각하면 바깥쪽에서 자기장의 방향은 N극에서 S극으로 가죠. 그러므로 코일 바깥쪽에서 자기장의 방향도 저렇게 형성이 됩니다. 단, 전류의 방향이 반대가 되면 당연히 자기장의 방향도 반대가 되겠죠?? 

일상생활에서 사용하는 예

 

그럼, 이런 코일에서 자기장을 가지고 어떻게 활용할까? 바로 전자석입니다. 금속막대(연철막대를 많이 이용해요^^)에 코일을 감고 전류를 흐르게 하면 바로 전자석이 되죠~~

 

전자석 - 네이버 스마트스토어 참조

 

금속막대에 코일을 감고 전류를 흘러주면 클립 같은 물질이 달라붙는 자석이 됩니다. 이런 자석을 전자석이라고 하고요, 전자석의 특징은 자석의 세기를 조절할 수 있다는 것입니다. 막대자석 같은 자석을 영구자석이라고 하는데, 세기는 우리가 조절할 수 없죠. 하지만, 전자석은 전류의 세기를 통해서 자석의 세기를 조절할 수 있습니다. 그리고 두 번째는 자석의 극을 바꿀 수 있다는 것입니다. 막대자석의 극은 정해져 있죠. 하지만, 전자석은 전류의 방향이 반대가 되면 자석의 극도 반대가 됩니다. 폐차장에서 사용하는 전자석 기중기, 자기 부상열차, 마그네틱 카드등에서 볼 수 있답니다.

 

어떠세요?? 과학이 우리 일상생할에서 사용하는 것이 많다는 것 알 수 있으시죠?? 

 

지금까지 전류가 만드는 자기장 두 번째 편이었습니다. 다음 시간에는 전류 속에서 자기장이 받는 힘(전자기력)에 대해서 포스팅할게요^^

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