실험물리
실험물리
이론
자기장에서 곧은 도체위에 힘은
에 의해 주어진다. 여기서 I은 도체안에 전류이다. L은 자기장에서 담긴 곧은 도체의 길이다. 그리고 B 는 두번째 긴 곧은 도체에 의해 얻어진다.
그리고
에 의해 주어진다. 여기서 는 진공상태의 도자율이다. r은 도체들 사이에 중심간 거리이다. 그리고 I 은 두번째 전선안에 전류이다. 이와같이 다른 평행한 도체 때문인 한도체 위에 힘은
로 주어진다. 전류가 동일하기 때문에 힘의 크기는
이다.
전류에 작용하는 자기력(Magnetic Force on a Current)
전기는 운동전하의 모임이다. 자기장은 운동전하에 옆 방향의 힘을 작용하므로 전류가 흐르는 도선에도 옆 방향의 힘이 작용할 것이 기대된다. 장기장 내에서 전류 i가 흐르는 길이 1인 도선 을 나타낸다. 간단히 하기 위하여 B에 수직이 되도록 도선을 놓았다. 금속 도선 속의 전류 i는 자유전자에 의하여 운반되는데, n은 도선의 단위체적당의 이러한 자유전자의 수이다.
이러한 자유전자하나에 작용하는 평균력은 식 (30-2)에 의하여 주어지며 이므로
가 된다. 여기서 v는 유동속력이다. 식 에서
단면적이 A이고 길이 인 도선 속에는 개의 자유전자가 들어 있다. 여기서 은 도선의 체적이 다. 도선 속에 있는 총 자유전자에 작용하는, 즉 도선에 작용하는 합력은
가 된다.
jA는 도선 속의 전류 i이므로
를 얻는다.
도선에 오른쪽으로 흐르는 음전하는 양전하가 왼쪽으로 즉 전류의 화살방향으로 움직이는 것 과 마찬가지이다. 이러한 양전하에 대해서 속도 는 왼쪽으로 향하고 식 (30-1)에 의하여 주 어진 도선에 미치는 힘은 지면에서 앞으로 향한다. 실제의 음전하운반체를 고찰하고, 이의 속도
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