과학적으로 자기장의 생성 원리는 어떻게 되나요?

Question

안녕하세요.

과학적으로 자기장의 생성 원리는 어떻게 되나요?

그리고 자기장의 생성원리를 알아낸 사람은 누구인지 알 수 있을까요?

Answer 1

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

전류가 흐르는 도선의 주위에는 자기장이 생기는데, 이 자기장과 전류 사이의 관계를 표현하는 식이 앙페르의 법칙입니다. 자기장을 생성하는 전류를 i 라고 하고, 이 전류로 인해 생성된 자기장 벡터를

B 라고 할 때, 전류가 흐르는 도선을 내부에 포함하는 임의의 닫힌 경로를 잡고 이 닫힌 경로를 따라서 자기장을 선적분하면 그 값은 전류 i 에 비례하며, 그 비례상수는 국제단위계에서 진공의 투자율

뮤로 주어진다. 이것을 앙페르의 법칙이라고 한다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

자기장은 전자의 운동이나 전류가 흐르는 경우에 발생합니다. 전기적으로 충분히 세기가 큰 전류가 흐르면, 그 전류에 의해 생성되는 자기장은 상당히 강력해집니다.

전자의 운동에 의해 생성되는 자기장은, 전자의 회전운동이나 스핀에 의해 발생합니다. 전자는 자기적인 스핀을 가지고 있으며, 이 스핀은 자기장을 생성합니다. 따라서, 전자의 운동이나 회전, 스핀에 의해 자기장이 발생할 수 있습니다.

또한, 전류가 흐르는 경우에는 전류가 생성하는 자기장이 발생합니다. 전류는 전자의 운동이며, 전류에 의해 생성되는 자기장은 전류가 흐르는 방향에 수직으로 발생합니다. 전류가 흐르는 회로나 코일과 같은 구조물을 이용하여 자기장을 강화할 수도 있습니다.

마지막으로, 자석을 이용하여 자기장을 생성할 수도 있습니다. 자석은 자기장이 발생하는데, 자석을 구성하는 분자들은 자기적으로 정렬되어 있기 때문입니다. 이러한 자석을 이용하여 전기기기나 자석 기기 등에서 자기장을 생성할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

전류를 흐르게 함으로써 자기장을 생성할 수 있습니다. 암페르의 법칙에 따르면, 전류가 흐르는 일정한 길이의 도선 주위에는 자기장이 형성됩니다. 전류가 흐를 때 전자들이 움직이면서 자기장을 만드는데, 이 자기장은 전류의 방향에 수직으로 퍼져나가며 자기장의 세기는 전류의 세기에 비례합니다. 이러한 원리로 인해 우리가 흔히 보는 전자기기의 전선 주변에 자기장이 형성되는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

우리가 보통 보는 자석들에서 자기장이 생기는 원인은 크게 세가지입니다.

1. 전류 -> 전자석의 원리

2. 전자(electron)의 스핀(spin)에 의한 magnetic moment -> 영구자석의 원리

전류의 자기작용에 대해서는 물리에서 배우셨을 줄 압니다.

전류가 흐르면 주위에 자기장이 형성됩니다.

왜 전류가 흐르면 자기장이 생기는가에 대해서 좀 더 근본적인

설명을 할 수도 있지만, 고2수준에서는 그냥 그렇다고 이해하는

것이 좋을 듯 하군요. 설명자체가 고2수준을 넘어서기 때문입니다.

두번째로 전자는 하나의 작은 자석입니다. 전자는 회전하고 있는데

전하를 띤 물질이 회전하면서 하나의 작은 자석이 되는 것입니다.

영구자석이 아닌 물질들의 경우에 그 자석들은 방향이 제각각이거나

서로 반대방향으로 정렬하여 자석의 성질을 나타내지 않습니다.

그런데 자석이 되는 물질들에서는 그 작은 자석들이 대략 한 방향으로

정렬하기 때문데 자석이 되는 것입니다.