전류고리가 만드는 자기장과 Biot-Savart법칙의 적용

1. 전류고리와 자기쌍극자

ㆍ전류고리가 외부 자기장 안에 놓여있을 때 자기쌍극자 모멘트 벡터와 자기장 벡터의 곱에 의한 힘이 작용
ㆍ자기 쌍극자모멘트의 벡터 방향: S극 → N극
ㆍ자기쌍극자모멘트의 크기: 도선을 감은 횟수와 전류의 세기 그리고 단면적을 곱한 값

here) 은 도선을 감은 횟수, 는 전류의 세기이며 는 단면적

ㆍ의 방향 → 오른손 규칙으로 결정 가능
- [그림 1]에서 나타나는 전류의 방향을 따라 오른손으로 막대자석을 감싸면 펴진 엄지의 방향이 의 방향
2. 전류고리에 의한 자기장
ㆍ자기쌍극자로서의 전류고리 → 자기장 벡터의 흐름이 일방적(비대칭성)
- Ampere의 법칙 적용(X)
- Biot-Savart 법칙 적용(O)
ㆍ하나의 원형 고리가 수직 중심축 위의 한 점에 만드는 자기장만을 고려하며 중심축을 , 전류고리의 반지름을 이라고 하면, 아래와 같은 식을 만들 수 있다.

- 이때 자기장의 방향은 고리의 자기 쌍극자모멘트의 방향과 같음.
ㆍ식에서 의 값이 전류고리의 반지름보다 압도적으로 클 때를 가정하면, 의 식이 성립

ㆍ면적은 으로 표현되므로 이를 식에 적용한 뒤, 더 나아가 코일을 번 감았을 경우를 가…(생략)