자기장은 어떻게 생성되나요? 너무 궁금하네요
자기장의 생성 원리에 대해 궁금합니다. 전류, 자석, 지구 자기장 등의 요소와 그 상호작용, 자기장의 특성과 응용 분야에 대한 정보를 자세히 알려주세요.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
자기장은 지구의 내부에서 생성되는 자기력의 결과입니다. 지구의 자기장은 지구의 액체 상태인 외부 코어에서 발생합니다. 이 외부 코어는 약 5,000도에 달하는 열로 인해 액체 상태를 유지하고 있습니다.
외부 코어는 주로 철과 니켈로 구성되어 있으며, 지구 내부에서 발생하는 열에 의해 녹아 액체 상태를 유지하고 있습니다. 이 액체는 지구의 회전 운동에 의해 회전하면서 대기펌프와 같은 역할을 하게 됩니다. 이 회전하는 액체가 전기적으로 공전하면서 자기장을 생성하는데, 이를 지구 자기장이라고 합니다.
지구 자기장은 지구를 둘러싸고 있으며, 우리를 지구 자기장으로부터 오는 태양 풍이나 우주 선량성 입자로부터 보호해줍니다. 또한, 지구 자기장은 나침반의 방향을 결정하고 새로운 자기성을 생성하는 일부 동식물과 동물의 내부 탐지 장치 역할도 합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
막대자석 또는 전류가 흐르는 도선 주위에 나침반을 가까이 가져가면 나침반의 바늘이 힘을 받아 돌아가는 것을 쉽게 관측할 수 있다. 이것은 자석 또는 전류가 흐르는 도선 주위에 자기력이 작용하는 장(field)이 형성되기 때문이다. 자기력을 받아 움직이는 전하 또는 자기모멘트가 그 위치에 따라 받는 자기력이 달라지는 것을 나타내기 위해서, 질량을 가진 물질에 의한 중력장 또는 전하 주위에 형성되는 전기장과 유사한 방법으로, 자기장이라는 물리량을 정의한다.
자기장을 시각적으로 표현하기 위하여 자기력선을 이용한다. 자기력선은 자기장 안에 놓인 나침반 바늘의 N극이 가리키는 방향으로 짥은 화살표를 그려넣고, 이 화살표를 끊어짐 없이 연결하여 그린 연속선이다. 따라서 막대자석의 자기력선은, 그림 1에서 보듯이, 막대자석의 자기 N극에서 나와서 S극으로 들어가는 방향을 갖는 연속선으로 표시된다. 자기장의 세기는 자기력선의 밀도로 표현된다. 즉 자기력선이 촘촘한 곳은 상대적으로 센 자기장을, 자기장이 성긴 곳은 상대적으로 약한 자기장을 갖는다.
