자석과 자기현상

Magnetism Basics

자석은 N·S 극과 자기력선으로 힘을 보여 주는 현상이에요. 자속·자속밀도·자기력(쿨롱 자기) 개념을 단위와 함께 잡아요. 이후 전자석·유도·전동기 학습의 밑그림이 돼요. 자기력선 시각화를 따라 자속 밀도와 방향을 확인해 봐요.

자석이란?

🧲 자석 = N극과 S극을 가진 물체

①자석에는 반드시 N극(북극)과 S극(남극)이 있어요

②같은 극(N-N, S-S) → 밀어냄 (척력)

③다른 극(N-S) → 당김 (인력)

④자석을 반으로 잘라도 → 또 N극, S극이 생김

⑤지구도 하나의 큰 자석! (나침반이 북쪽을 가리키는 이유)

자기력선: 자석의 힘이 보인다!

자석 세기6

💡 자기력선의 규칙

①N극에서 나와 S극으로 들어감

②자기력선끼리 교차하지 않음

③자기력선이 빽빽할수록 자기장이 강함

④자석 내부에서는 S→N 방향 (폐곡선)

자속과 자속밀도

🌊 물 비유로 이해하기

①자속(Φ) = 자기력선의 다발 수 = 물줄기 전체

②자속밀도(B) = 단위 면적당 자속 = 물줄기의 빽빽한 정도

③투자율(μ) = 자기력선이 잘 통과하는 정도 = 파이프 재질

자속밀도

B = ΦA

B: 자속밀도[T], Φ: 자속[Wb], A: 면적[m²]

자속밀도와 자기장

B = μH

B: 자속밀도[T], μ: 투자율, H: 자기장의 세기[A/m]

자기력: 쿨롱의 법칙 (자기)

쿨롱의 법칙 (자기)

F = k_m m₁ m₂r²

F: 힘[N], m₁m₂: 자극의 세기[Wb], r: 거리[m]

💡 전기와 자기의 닮은꼴

①전하(Q) ↔ 자극(m)

②전기장(E) ↔ 자기장(H)

③유전율(ε) ↔ 투자율(μ)

④두 법칙 모두 거리² 에 반비례!

총정리

자속밀도

B = ΦA = μH

단위: [T] 테슬라 = [Wb/m²]

자기 쿨롱법칙

F = k_m m₁ m₂r²

거리²에 반비례 (전기 쿨롱과 동일 형태)

🎯 시험 포인트

①자기력선: N극 → S극 (외부)

②자속 Φ [Wb], 자속밀도 B [T]

③B = Φ/A = μH

④같은 극 → 척력, 다른 극 → 인력

⑤투자율 μ = 자기력선이 통과하기 쉬운 정도