전기기능사 전기이론 · 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 시각화에서 자속 밀도와 방향이 보여요.

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 (상대)

💡 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]

자극 m[Wb]은 극의 세기이고, 자속 Φ[Wb]은 자기력선 다발이다. 단위는 같아도 대상이 다르다.

💡 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