전류고리와 자기쌍극자

1. 전류고리와 자기쌍극자

그림 . 막대자석 주변에 흐르는 전류고리에 의해 형성되는 자기장
전류고리가 외부 자기장 안에 놓여있을 때 자기 쌍극자 모멘트 벡터와 자기장 벡터의 곱에 의한 힘이 작용한다. [그림 1]과 같이 자기 쌍극자모멘트의 벡터의 방향은 S극에서 N극으로 향하며 크기는 코일에 도선을 감은 횟수(N)와 단면적(A)을 곱한 후, 각각의 코일에 흐르는 전류의 세기를 곱한 값이다. 즉, [그림 1]에서 보는 바와 같이 막대자석 주변에 흐르는 전류고리에 의해 형성되는 자기 쌍극자 모멘트의 크기는 이며 이러한 의 방향은 오른손 규칙으로 결정할 수 있다. [그림 1]에서 나타나는 전류의 방향을 따라 오른손으로 막대자석을 감싸면 펴진 엄지의 방향이 의 방향이다.

2. 전류고리가 만드는 자기장
자기쌍극자로서 전류고리에 대한 물리적 특징을 고찰하는 데 있어 Ampere의 법칙을 적용하기에는 대칭성이 부족하므로 Biot-Savart의 법칙을 이용해야 한다. 문제를 간단히 하기 위해 하나의 원형 고리가 고리의 수직 중심축 위의 한 점에 만드는 자기장만을 고려하자. 그리고 중심축을 축이라 하면, 그 축 위의 점에서 자기장의 크기는 다음과 같…(생략)