seegongsik
중학교 2학년 (13-14세)

자기장

Magnetic Field

막대자석 둘레 여기저기에 나침반을 놓으면 바늘이 놓인 자리마다 다른 쪽을 가리켜요. 자석의 힘이 미치는 이 공간이 자기장이에요. 자기장의 방향은 나침반 N극이 가리키는 쪽이고, 그 방향을 이어 그린 자기력선은 자석 바깥에서 N극을 나와 S극으로 들어가요. 위 그림에서 나침반을 자석 둘레로 옮겨 보면 바늘이 자기력선을 따라 돌아가는 모습이 보여요. 자석이 없어도 도선에 전류가 흐르면 둘레에 동심원 모양의 자기장이 생기고, 코일에 전류를 흘리면 막대자석과 같은 전자석이 돼요.

자석 둘레의 보이지 않는 공간

🧲 나침반으로 찾는 자기장
①자석 둘레에 나침반을 놓으면 바늘이 일정한 방향으로 돌아간다
②자석의 힘이 미치는 이 공간을 자기장이라고 한다
③자기장의 방향은 그 자리에 놓은 나침반의 N극이 가리키는 방향이다
④자석 위에 종이를 덮고 철가루를 뿌리면 자기력선 모양을 직접 볼 수 있다

막대자석과 나침반

45°
💡 그림에서 볼 것
①나침반의 빨간 바늘(N극)은 그 자리의 자기력선 방향을 따른다
②N극 가까이에서는 바늘이 N극에서 멀어지는 쪽을 가리킨다
③S극 가까이에서는 바늘이 S극을 향한다
④자석 한가운데 옆에서는 바늘이 자석과 나란하게 S극 쪽을 가리킨다

전류가 만드는 자기장

3A
오른손 법칙
엄지 → 전류 방향, 감아쥔 네 손가락 → 자기장 방향
곧은 도선에 전류가 흐르면 도선을 중심으로 한 동심원 모양의 자기장이 생기고, 전류가 셀수록 자기장도 세다

전자석: 전류로 만드는 자석

전자석의 세기
코일 감은 수 ↑ 또는 전류 ↑ → 자기장 ↑
코일에 전류를 흘리면 막대자석처럼 양 끝에 N극과 S극이 생긴다. 코일 속에 철심을 넣으면 훨씬 세진다
💡 전자석과 영구 자석의 차이
①전자석은 전류를 끊으면 자석의 성질이 거의 사라져 켜고 끌 수 있다
②전류의 방향을 바꾸면 전자석의 N극과 S극이 바뀐다
③영구 자석은 전류 없이도 늘 자석의 성질을 가진다
④전자석의 쓰임: 스피커, 전동기, 고철을 들어 올리는 기중기, 자기 부상 열차

총정리

자기장 한눈에
자기력선은 자석 바깥에서 N → S, 전류의 자기장은 오른손 법칙
자기력선이 촘촘한 곳일수록 자기장이 세다
🎯 시험에서 자주 묻는 것
①자기력선은 N극에서 나와 S극으로 들어가고, 서로 교차하거나 갈라지지 않는다
②나침반 N극이 가리키는 쪽이 자기장의 방향이다
③오른손 법칙: 엄지는 전류, 감아쥔 네 손가락은 자기장 방향
④전자석은 감은 수와 전류가 클수록 세다
⑤지구도 큰 자석이며 지리상 북극 근처에 자기 S극이 있어 나침반 N극이 북쪽을 가리킨다

예제와 단원평가

예제 1
아래 그림처럼 곧은 도선에 전류가 화면에서 나오는 쪽으로 흐를 때, 도선 둘레 자기장의 방향을 오른손 법칙으로 어떻게 알 수 있나?
1
오른손 엄지를 전류 방향, 곧 화면에서 나를 향하는 쪽으로 세운다.
2
도선을 감아쥔 네 손가락이 도는 쪽이 자기장 방향이므로, 화면에서 보면 시계 반대 방향으로 도는 동심원이 된다.
▸ 도선을 중심으로 시계 반대 방향으로 도는 동심원 모양의 자기장
전류가 화면 속으로 들어가는 쪽(⊗)으로 흐르면 자기장은 시계 방향으로 바뀐다.
예제 2
전자석을 더 세게 하려면 어떻게 해야 하며, 전자석이 영구 자석과 가장 다른 점은 무엇인가?
1
코일을 더 많이 감거나 전류를 크게 하면 전자석의 자기장이 세진다. 철심을 넣어도 세진다.
2
전자석은 전류를 끊으면 자석의 성질이 거의 사라지지만, 영구 자석은 늘 자석의 성질을 가진다.
▸ 감은 수나 전류를 늘리면 세지고, 전류로 켜고 끌 수 있다는 점이 다르다
그래서 고철 처리장의 기중기는 전자석으로 고철을 들어 옮긴 뒤 전류를 끊어 내려놓는다.
단원평가 유형
자기장에 대한 설명으로 옳은 것은?
①자기력선은 S극에서 나와 N극으로 들어간다
②자기력선은 서로 교차한다
③나침반의 N극은 그 지점의 자기장 방향을 가리킨다
④전자석은 전류를 끊어도 자성이 그대로 남는다
⑤직선 전류 주위의 자기장은 도선과 나란한 직선 모양이다
▸ ③ 나침반의 N극은 그 지점의 자기장 방향을 가리킨다
1
자기력선은 N극에서 나와 S극으로 들어가며(①X) 서로 교차하지 않는다(②X).
2
전자석은 전류를 끊으면 자성이 사라지고(④X), 직선 전류의 자기장은 도선을 중심으로 한 동심원 모양이다(⑤X). 나침반 N극은 그 지점의 자기장 방향을 가리킨다(③O).
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