[Section 3] 정자기학(magnetostatics)

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[INTRO] 전자기공학 미리보기

0. INTRO

정상 전류에 의한 정적인 자기장의 형성을 정 자기학(magnetostatics)라고 부른다. 이때 전기장과 마찬가지로 자기장 또한 자속(magnetic flux)으로 자기장의 세기를 정의한다. 정 자기학에서 말하는 자기장에 대해 자세히 알아보도록 하자.

1. 자기장과 자기력(magnetic force)

시험 전하의 회전에 의해서 자기장이 형성되면 그 자기장의 크기는 자속 밀도(magnetic flux density), B로 정의할 수 있다. 시험 전하가 받게 될 전자기력은 전기력 qE에 자기력인 시험 전하 속도, v와 자기장의 회전을 더한 값으로 정의된다.

 

전자기력

 

자기력은 단위면적당 웨버(Wb)라 불리는 단위를 사용하는데, 이 자기 선속의 단위는 kg⋅m2⋅s^-2⋅A^-1로 정의된다.

위와 같이 전기력과 자기력의 합을 로렌츠 힘 방정식(Lorentz's force equation)이라고 부른다.

2. 자기장의 발산과 회전

정 자기학에서 가장 기본적인 두 가지 가정은 다음과 같은 자기장의 발산과 회전이다.

 

정자기학의 기본 정리

A. 자기장의 발산

발산 정리에 의해 자기 선속의 표면 적분 값은 0이다. 

 

자기장 표면 적분값

 

이것은 자기장의 원천이 없다는 의미이다. 때때로 자기 홀극이 존재하지 않는다는 의미로 자기장의 발산 값을 근거로 제시하기도 한다. 

 

B. 자기장의 회전

자기장의 회전식은 전류밀도의 표면 적분 값으로 나타나는데, 스토크스의 정리에 의해 자기장의 폐곡선 적분 값은 다음과 같은 상수가 된다.

 

암페어의 법칙

 

이것은 암페어의 법칙(Ampere's Law)라고도 불린다.

 

* 다음 강의는 자기장 포텐셜입니다.

[Section 3] 자기장 포텐셜(Magnetic Potential)