자석은 N극과 S극을 가지고, 그 주위 공간에 다른 자석이나 철에 힘을 미치는 자기장을 만든다. 자기력선의 규칙, 자속 Φ 와 자속 밀도 B = Φ/A = μH, 두 자극 사이의 힘(자기 쿨롱 법칙)을 다룬다. 그림은 막대자석 바깥으로 N 에서 S 로 가는 자기력선이다. 자석 세기 슬라이더(2 ~ 10)를 올리면 자기력선이 3개에서 6개까지 늘어 빽빽해지고, 아래쪽 B 상대값도 커진다.
자석이란
🧲 N극과 S극을 가진 물체
①자석에는 늘 N극과 S극이 함께 있다
②같은 극(N-N, S-S)끼리는 밀어낸다(척력)
③다른 극(N-S)끼리는 당긴다(인력)
④자석을 반으로 잘라도 조각마다 다시 N극과 S극이 생긴다
⑤지구도 큰 자석이라 나침반 N극이 북쪽을 가리키고, 지리상 북극 쪽에 지구 자석의 S극이 있다
자기력선: 자석의 힘을 선으로 그린 것
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막대자석의 자기력선(자석 세기 슬라이더로 바꿈)
6 (상대)
💡 자기력선의 규칙
①N극에서 나와 S극으로 들어간다
②자기력선끼리는 서로 엇갈리지 않는다
③자기력선이 빽빽할수록 자기장이 세다
④자석 안에서는 S 에서 N 으로 이어져 닫힌 고리가 된다
자속과 자속 밀도
🌊 자속 · 자속 밀도 · 투자율
①자속(Φ)은 어떤 면을 지나는 자기력선 전체의 양이고 단위는 [Wb] 다
②자속 밀도(B)는 단위 면적을 지나는 자속이고 단위는 [T] = [Wb/m²] 다
③투자율(μ)은 물질이 자속을 얼마나 잘 통하게 하는지를 나타낸다
자속 밀도
B = ΦA
B: 자속 밀도 [T] · Φ: 자속 [Wb] · A: 면적 [m²]
자속 밀도와 자기장
B = μH
B: 자속 밀도 [T] · μ: 투자율 · H: 자기장의 세기 [A/m]
자기력: 자기 쿨롱의 법칙
쿨롱의 법칙(자기)
F = kmm1 m2r2
F: 힘 [N] · m₁ · m₂: 자극의 세기 [Wb] · r: 거리 [m]
자극 m [Wb] 은 극의 세기이고, 자속 Φ [Wb] 는 자기력선 다발이다. 단위는 같아도 가리키는 대상이 다르다.