자기장과 자기력선

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N극과 S극 및 자기력선이 그려진 자기장과 자기력선 아이콘

자석의 자성, 자석과 자성체 사이에 작용하는 자기력, 자침이 가리키는 자기장의 방향, 간격에 따른 자기력선의 세기와 자기선속의 정의를 설명합니다.

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빗면 위 물체에 작용하는 힘을 나타낸 아이콘 사인 곡선과 π, 2π가 표시된 삼각함수 아이콘 앙페르 법칙을 나타내는 전류와 원형 자기장 선 아이콘 지구 주위의 자기력선을 나타낸 지구의 자기장 아이콘

자성

자석이 갖는 성질이다.

두 자석의 같은 극이 마주볼 때 서로 밀어내는 힘인 척력이 작용하고,
두 자석의 다른 극이 마주볼 때 서로 끌어당기는 힘인 인력이 작용한다.

자석의 같은 극과 다른 극이 마주 볼 때의 자기력 방향 비교

자침

자성을 가진 침으로, 나침반의 바늘이 이에 해당한다.

N극과 S극이 표시된 나침반 그림

자성체

자성을 갖는 물체이다.

자기력

자석이나 자성체 사이에 작용하는 힘이다.
기호로 FB→\overrightarrow{F_{B}}로 나타내고, 단위는 주로 N\mathrm{N}을 사용한다.

자기장

자기력이 작용하는 공간의 상태를 나타내는 물리량이다.
기호로 B→\overrightarrow{B}로 나타내고, 단위는 주로 T\mathrm{T}를 사용한다.

자기장의 단위 T\mathrm{T}는 '테슬라'로 읽는다.

자기장의 방향은 그 지점에 놓은 자침의 N\mathrm{N}극이 가리키는 방향이다.

자기력선

자기장을 표현하기 위해 자기장의 방향을 연속적으로 이은 선이다.

자기력선의 성질

1.1. 자기력선은 중간에 끊어지거나 서로 교차하지 않으며,
자석 밖에서는 N\mathrm{N}극에서 나와 S\mathrm{S}극으로 들어가고,
자석 안에서는 S\mathrm{S}극에서 N\mathrm{N}극으로 이어진다.

N극과 S극을 가진 막대자석 주변 자기력선 방향

2.2. 자기력선의 방향은 자침의 N\mathrm{N}극이 가리키는 방향과 같다.

N극과 S극 주위 자기력선 및 나침반 방향을 나타낸 그림

3.3. 자기력선 사이의 간격이 좁을수록 자기장의 세기가 크다.

N극과 S극 주위의 자기력선과 자석에서 멀어질수록 넓어지는 자기력선 간격

4.4. 같은 극 사이에는 자기력선이 옆으로 꺾이고, 다른 극 사이에는 N\mathrm{N}극에서 나와 S\mathrm{S}극으로 들어가는 방향으로 자기력선이 이어진다.

같은 극과 다른 극 사이의 자기력선 비교 그림

자기선속

어떤 면을 수직으로 통과하는 자기장 성분과 그 면의 넓이를 곱한 물리량이다.
기호로 ΦB\Phi_{B} 또는 Φ\Phi로 나타내고, 단위는 주로 Wb=T⋅m2=V⋅s\mathrm{Wb = T·m^{2} = V·s}를 사용한다.

자기선속의 단위 Wb\mathrm{Wb}는 '웨버'로 읽는다.

면의 넓이가 AA이고, 자기장의 세기가 BB이며, 면과 자기장이 이루는 각이 θ\theta일 때,
면을 통과하는 자기선속 ΦB=BAsin⁡θ\Phi_{B} = BA\sin\theta이다.

면적 벡터와 자기장의 수직 성분 및 자기선속 공식 도식

시뮬레이션


적용 문항

1번 문항


서로 마주 보는 막대자석 사이 점 p에서 나침반 방향을 고르는 문제

2번 문항


실에 매달린 자석 A와 바닥 위 자석 B 사이의 자기력 계산 문항