초기 물리학에서 놀라운 발견 중 하나는 전기와 자기가 동일한 현상의 양면 인 전자기학이라는 것입니다. 사실 자기장은 전하를 이동하거나 전계의 변화에 의해 생성됩니다. 따라서 자기력은 자화 된 모든 것뿐만 아니라 움직이는 전하에도 작용합니다.
자기력의 정의
자기력은 자기장과의 상호 작용으로 인해 물체에 가해지는 힘입니다.
자기력의 SI 단위는 뉴턴 (N)이고 자기장의 SI 단위는 테슬라 (T)입니다.
두 개의 영구 자석을 서로 가까이에 둔 사람은 자기력의 존재를 알아 차 렸습니다. 두 개의 자기 남극 또는 두 개의 자북극이 서로 가까이 가면 자기력은 반발하고 자석은 서로 반대 방향으로 밀어냅니다. 반대 극이 가까이 오면 매력적입니다.
그러나 자기장의 근본적인 근원은 이동 전하입니다. 미시적 수준에서 이것은 자화 된 물질의 원자에서 전자의 움직임으로 인해 발생합니다. 우리는 자기장이 움직이는 전하에 어떻게 영향을 미치는지 이해함으로써 자기력의 기원을 더 명확하게 이해할 수 있습니다.
자기력 방정식
Lorentz 힘 법칙은 자기장을 움직이는 전하 또는 전류에 의해 느껴지는 힘과 관련이 있습니다. 이 법칙은 벡터 교차 곱으로 표현할 수 있습니다.
\ bold F = q \ bold v \ times \ bold B
유료로큐속도로 이동V자기장에서비.결과의 크기는 다음과 같이 단순화됩니다.F = qvBsin (θ)어디θ사이의 각도입니다V과비. (따라서 힘은 최대V과비수직이고 평행 인 경우 0입니다.)
다음과 같이 작성할 수도 있습니다.
전류 용나는길이의 와이어로엘현장에서비.
이 때문입니다:
\ bold IL = \ frac {q} {\ Delta t} L = q \ frac {L} {\ Delta t} = q \ bold v
팁
전기장도 존재하는 경우이 힘의 법칙에는큐이자형전기력도 포함합니다.이자형전기장입니다.
로렌츠 힘의 방향은 다음에 의해 결정됩니다.오른손 법칙. 오른손의 집게 손가락을 양전하가 움직이는 방향으로 가리키면 가운데 손가락을 자기장 방향으로, 엄지 손가락은 힘. (음전하의 경우 방향이 바뀝니다.)
예
예 1 :오른쪽으로 이동하는 양으로 하전 된 알파 입자는 자기장 선이 화면 밖으로 가리키는 균일 한 0.083 T 자기장에 들어갑니다. 결과적으로 원을 그리며 움직입니다. 입자의 속도가 2 × 10 인 경우 원형 경로의 반경과 방향은 얼마입니까?5 m / s? (알파 입자의 질량은 6.64424 × 10입니다.-27 kg이고 양전하를 띤 두 개의 양성자를 포함합니다.)
입자가 필드에 들어갈 때 오른손 규칙을 사용하여 처음에 아래쪽 힘을 경험할 것인지 결정할 수 있습니다. 자기장에서 방향이 바뀌면 자기력은 결국 원형 궤도의 중심을 향하게됩니다. 그래서그것의 움직임은 시계 방향 일 것입니다.
일정한 속도로 원 운동을하는 물체의 경우 순 힘은 다음과 같이 주어진다.에프그물 = mv2/r.이것을 자기력과 같게 설정하면 다음을 해결할 수 있습니다.아르 자형:
\ frac {mv ^ 2} {r} = qvB \는 r = \ frac {mv} {qB} = \ frac {(6.64424 \ times10 ^ {-27}) (2 \ times 10 ^ 5)} {(2 \ times 1.602 \ times 10 ^ {-19}) (0.083)} = 0.05 \ text {m}
예 2 :거리를두고 평행 한 두 개의 직선 와이어에서 단위 길이 당 힘을 결정합니다.아르 자형떨어져 전류를 운반나는.
필드와 전류가 직각이기 때문에 전류 운반 와이어에 가해지는 힘은F = ILB, 단위 길이 당 힘은F / L = IB.
와이어로 인한 필드는 다음과 같이 제공됩니다.
B = \ frac {\ mu_0I} {2 \ pi r}
따라서 한 와이어가 다른 와이어로 인해 느끼는 단위 길이 당 힘은 다음과 같습니다.
\ frac {F} {L} = IB = \ frac {\ mu_0I ^ 2} {2 \ pi r}
전류의 방향이 같으면 오른쪽 법칙은 이것이 인력이 될 것임을 보여줍니다. 전류가 반대로 정렬되면 반발합니다.
