배우는 이유
| 흥미적
이유
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출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~)
- 접촉하지 않아도 어떻게 힘이 작용할 수 있을까?
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| 직업적
이유
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| 학문적
이유
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- 장(field) 개념은 현대 물리학의 핵심 언어
- 전기가 만드는 자기, 자기가 만드는 전기!
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| 너희들은?
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- 전자기 유도와 자기 작용은 현대 문명의 에너지 생산 및 전자 기기 작동의 핵심 원리이기 때문이다. 이를 통해 일상의 기술적 현상을 논리적으로 이해하고 공학적 사고력을 기를 수 있다.
- 우리가 매일 사용하는 교통 카드 결제나 스마트폰 무선 충전 같은 편리한 기술들은 모두 눈에 보이지 않는 전자기 유도 현상을 이용한 것입니다. 또한, 음악을 들려주는 스피커나 기계를 움직이게 하는 전동기 역시 전기 에너지를 움직임으로 바꾸는 전류의 자기 작용을 바탕으로 작동합니다. 이를 이해하기 위해서 배워야합니다.
- 전기와 자기장은 발전기, 모터 등 현대 기술의 핵심 원리이기 때문에 이를 이해하면 전기가 어떻게 만들어지고 사용되는지 알 수 있어 실제 생활과 공학에 매우 중요하다.
- 전류와 자기의 관계는 전동기, 스피커, 무선 충전 등 현대 기술의 기본 원리이므로 이를 이해하면 일상생활 속 다양한 전자기기의 작동 원리를 이해할 수 있다. 또한 에너지 전환과 활용을 배우는 데 중요하다.
- 전자기 유도와 전류-자기 작용은 전기에서 운동, 운동에서 전기 변환의 핵심 원리라서 실생활 기술 이해의 기본이기 때문이다.
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| 배워야 할 것
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도입
학습
영상
수업요약
핵심개념
전개질문
- 자기장이 강하면 무조건 유도 전류도 세다. 맞다 / 틀리다 + 이유
- 전자기 유도를 이용해 전기를 더 많이 생산하려면 무엇을 바꿔야 할까?(1개만)
도착질문
- 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르고 있다면 서로 어떤 영향을 줄까?
생각해볼 만한 질문
학생들의 질문
개념
수업 중 떠오른 질문
상위개념 및 개쩌는 질문
별로인 질문
해결하지 못한 질문
코멘트 및 후배들에게
더 나아가기
교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들을 위하여.
수업 후, 흥미로운 것
시간이 남을 때에만 보세요~
답
자기장이 강하면 무조건 유도 전류도 세다. 맞다 / 틀리다 + 이유 필수응답
| 학생 답변
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교사 코멘트
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- 틀리다. 자기장이 아무리 강하더라도 자기장이 일정하게 유지된다면 유도 전류가 흐르지 않는다.
- 유도 전류의 세기는 자기장의 절대적인 세기가 아니라, 자기장이 시간에 따라 변하는 속도에 비례하기 때문이다. 아무리 강한 자기장이라도 변화가 없으면 유도 전류는 흐르지 않는다.
- 틀리다. 자기장이 강하기만 하고 변화가 없으면 유도 전류가 생기지 않기때문에.
- 아니다. 자기선속의 변화가 커야하기 때문에 아무리 자기장이 강해도 변화가 있어야 한다.
- 자기선속의 시간당 변화도 고려해야 하므로, 틀렸습니다.
- 틀리다. 유도전류는 단순히 자기장의 세기가 아니라 자기선속의 변화율에 비례한다. 즉 자기장이 아무리 커도 변하지 않으면 유도전류는 흐르지 않는다.
- 틀립니다. 왜냐하면 유도 전류는 자기장의 변화율에 비례하기 때문에 아무리 강한 자기장이 형성되더라도 자기장이 변하지 않으면 유도 전류가 생성되지 않는다.
- 유도 전류는 자기선속의 변화율이 비례하기에 자기장이 움직여야 유도전류가 흐른다.
- 틀리다, 자기장이 강해도 자기장의 변화가 일어나지 않으면 유도 전류가 발생하지 않는다.
- 자기장의 세기보다 자기장의 변화가 큰것이 유도전류의 세기를 키우는 원인이 되기 때문이다.
- 틀렸다. 자기장의 세기 자체가 아니라 자기장이 얼마나 빨리 변하는 지(자기선속)가 중요하기 때문이다.
- 유도전류는 자기장의 세기에 의해서 생기는것이 아니고 자기장의 새기의 변화때문애 생기는것이기 때문에 틀리다.
- 자기장이 강하면 무조건 유도 전류도 세다는 말은 틀리다 유도 전류는 자기장의 크기가 아니라 자기선속이 얼마나 빠르게 변하는지에 의해 결정되며 이는 패러데이의 전자기 유도 법칙으로 설명된다 따라서 자기장이 강해도 변화가 없으면 전류는 흐르지 않고 약해도 빠르게 변하면 큰 전류가 생길 수 있다
- 틀리다. 왜냐하면 유도 전류의 세기는 자기장의 절대적인 강도가 아니라 시간당 자기장의 변화량에 비례하기 때문에 페러데이의 법칙에 따라 자기장이 무조건 강하다고 유도 전류 세기도 세지는 것이 아니다.
- 틀리다. 유도 전류는 자기장의 세기 그 자체에 비례하는 것이 아니라 자기장의 변화량에 비례하기 때문이다. 자기장이 강해도 변화가 없으면 유도 전류가 발생하지 않는다.
- 틀리다. 왜냐하면 유도 전류의 크기는 자기장의 세기 자체가 아니라 자기장의 변화율에 비례하기 때문에 자기장이 아무리 강해도 자기장이 일정하게 유지 된다면 유도 전류는 변하지 않는다.
- 유도 전류는 자기장의 세기 자체보다 자기장의 변화량에 의해 결정된다. 따라서 자기장이 강하더라도 변화가 없으면 유도 전류는 발생하지 않는다
- 틀림 자기장의 변화량이 커야한다
- 유도 전류는 자기장의 세기가 아니라 자기장의 변화에 의해 생기기 때문이다. 자기장이 아무리 강해도 일정하게 유지되면 유도 전류는 0이고 반대로 약한 자기장이라도 빠르게 변하면 유도 전류가 발생한다.
- 유도전류는 자기장의 세기가 중요한게 아니라 자기장의 변화량에 의해 결정되기 때문에 자기장이 강하면 무조건 유도전류도 세다는 것은 틀렸다.
- 틀리다. 페러데이 법칙에 따르면 자기선솓의 변화가 중요하기 때문에, 자기장의 세기보단 자기장의 변화 정도가 더 영향을 준다.
- 틀렸다. 유도 전류의 세기는 단순히 자기장의 세기에만 비례하는 것이 아니라 코일을 통과하는 자기 선속의 시간당 변화율에 비례한다. 즉 자기장이 아무리 강해도 자기장의 변화가 없으면 유도 전류는 흐르지 안는다.
- 자기장 자체가 세기 변화가 없으면 유도 전류는 안 생김 중요한 건 자기장의 변화율이지 크기가 아님
- 틀리다 유도 전류는 자기장의 '세기'가 아니라 자기장의 '변화'에 의해 결정되므로, 자기장이 강하다는 사실만으로는 유도 전류의 세기를 보장할 수 없기떄문입니다.
- 아니다. 자기선속의 변화량이 커야한다.
- 아니다 자기장 자체의 절대적 세기가 아니라 자기장이 시간당 얼마나 빠르게 변하는지에 따라 결정되기 때문이다.
- 틀리다. 유도 전류는 자기장의 세기가 아닌 자기장이 변할 때, 나타나는데 자기장이 세다고 하더라도 자기장이 변화하지 않는다면 유도 전류는 생기지 않는다.
- 아닌 것 같다. 자기장이 매우 크더라도 자기 선속의 변화량이 없다면 유도 기전력, 유도 전류의 값은 0이 되기 때문이다
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굳. 자기장의 세기 여부가 아니라, 자기장(자기선속)이 시간에 따라 변하느냐 아니냐.
자기장 크기가 어떻든 변하지 않으면 0임! 변화만이 가치롭다!
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- 틀리다, 아무리 자기장이 강해져도 자석과 코일이 전혀 움직이지 않고 가만히 있는다면 유도전류가 세지 않기 때문이다.
- 틀릴것같다. 유도 전류는 자기장의 세기보다 얼마나 빠르게 움직이냐? 가 중요하기 때문에 (슈퍼짱짱 강한 자석을 가만히 옆에 두면 아무일도 일어나지 않지만, 아주약한 자석이라도 진~짜 빠르게 움직이면 유도 전류가 생긴다.)
- 틀릴 것 같습니다. 아무리 어마어마하게 강력한 자석이라도 가만히 멈춰 있으면 전기는 1도 만들어지지 않을 것 같습니댜. 예를 들어 바람개비 주변에 아무리 공기가 많아도 결국 바람이 존재하지 않으면 돌지 않은 거랑 비슷한 것 같습니다.
- 틀리다. 자기장의 변화가 유도 전류를 발생시키는 것이기 때문에 자기장에만 의존하지 않는다. (자석이 가만히 있으면 자기장의 변화가 발생하지 않음)
- 자기장이 아무리 강해도 자석이 움직이지 않는다면 의미 없으므로 무조건 그런 것은 아니다.
- 자기장이 강하더라도 가만히 있으면 유도전류가 생기지 않는다. 자기선속의 변화량이 커져야 유도전류가 증가한다.
- 자기장이 강하면 무조건 유도 전류도 세다. 맞다 / 틀리다 + 이유 필수응답
- 자기장이 강하지만 그 자리에 그대로 있다면 유도 전류는 약할것이다
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이동성에 대한 답변을 한 경우.
맞긴 하지만 애매한;;;;
본질은 회로를 통과하는 자기장이 변하는 것인데, 이동시켜서 자기장의 크기를 변화시키는 것이기 때문에, 맞는 답변이지만, 본질적인 답변은 아님.
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- 틀리다. 자기장이 강해도 그 세기가 일정하다면 전류가 흐르지 않기 때문이다. 하지만 유도전류가 발생할 때 다른 조건이 같다면 자기장이 강할 수록 유도 전류도 세다.
- 맞다. 자기장의 변화로 유도 전류가 흐르는데 자기장이 강하면 자기장이 더 크게 변할 것 같기 때문이다
- 자기장의 세기가 증가할수록, 즉, 코일 안을 지나는 자기력선의 수가 늘어날수록(자기선속이 증가할수록) 이를 방해하려는 유도 전류의 세기도 증가하므로 맞다.
- 맞다. 왜냐하면 이외의 조건이 같을때 자기선속은 자기장의 세기에 비례하기 때문이다.
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애매;
자기장이 강해도 변화량 자체가 크지 않으면 안됨..!
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- 틀리다. V=IR에 의해 유도 전류가 세다는 것은 유도 기전력이 세다는 것이다. 따라서 "자기장이 강하면 유도 기전력이 세냐?"랑도 같은 말이다. 이 때 유도 기전력 공식을 생각해보면 -NΔ∅/Δt다. 이때 Δ∅/Δt는 시간당 자속의 변화량인데, 이를 통해 시간에 따른 변화량, 즉 시간이 중요하다는 것을 알 수 있다. 또 다른 공식인 BLVsinθ를 생각해봐도 아무리 B가 크다고 해도 속력 V가 엄청 작으면 유도 기전력도 작아진다. 반대로 B가 작아도 V가 어엄청 크면 유도 기전력이 크다. 따라서 아무리 자기장이 강해도 속력과 시간에 의해 유도 기전력이 그렇게 크진 않을 수 있다.
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오우, 예습 잘했고 굳.
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- 맞다. 사실 움직이지 않으면 유도전류는 생기지 않겠지. 무시하고, 움직인다고 했을 때 유도전류는 자기 선속에 비례한다. 자기선속은 자기장세기와 비례하기에 자기장이 유도전류도 세다고 할 수 있겠다.
- 맞다. 유도 전류의 세기는 자기장의 변화량에 비례하기 때문이다.
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애매;;; 회로가 움직이는 상황에서 맞는 이야기긴 한데; 회로가 그대로 있고 자기장이 변하는 상황에선 맞지 않음;
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- 틀리다. 물질의 순수 저항이 크거나 순물질이 아니라면 전류의 세기가 약해지지 않을까? 두번째로는 자기장이 아무리 강하더라도 자기장의 변화, 물질곁에서 가만히 있다거나, 등등 변화되는 것이 없다면 유도전류가 생성되지 않아 세진다고 할 수 없지 않을까?
- 아니다 자기장변화량이 유도전기를 만들기 때문! 물론 자기장이 세면 조금만 움직여도 유도전류가 비교적 더 많이 발생하겠지만 변화가 없으면 말짱도루묵
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맞는 말이긴 한데... 저항에 따라 달라지긴 하지;
그런데, 여기선 자기장 크기 대소에 대해 물었기 때문에 다른 조건들은 같다고 보는 게 일반적!!
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- 자기장이 강해도 자기장의 이동이 없다면은 아무 의미도 없을 것이다.
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말이 좀 이상함;;; 자기장의 이동이란 말이;
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네;;;?
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전자기 유도를 이용해 전기를 더 많이 생산하려면 무엇을 바꿔야 할까?(1개만)
| 학생 답변
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교사 코멘트
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- 발전기 내부 코일을 감은 횟수를 늘려야 한다. 코일을 많이 감을수록 단위 시간당 자기 선속의 변화가 중첩되어 더 큰 유도 기전력이 발생하기 때문이다.
- 코일의 감은 수를 늘려야 한다. 코일의 감은 수가 커질수록 더 높은 유도 기전력이 발생해 유도 전류도 더 세게 발생한다.
- 코일의 감은 횟수를 늘려야 한다. 전기를 많이 생산하려면 유도 기전력을 높여야하는데 유도 기전력은 N, 즉 코일의 감은 횟수와 비례한다. 따라서 감은 횟수를 늘리면 전기를 더 많이 생성할 수 있다.
- 전기를 더 많이 생산하려면 코일을 더 많이 감아야 한다, 왜냐하면 패러데이 법칙에 따라 코일의 감은 수가 많을수록 같은 자기장 변화에서도 더 큰 유도 기전력이 생겨 더 강한 유도 전류가 흐르기 때문이다.
- 코일을 많이 감아야ㅡ한다(단위면적당 감는횟수를 ㄴ,ㄹ려야 한다)
- 코일의 감은 수를 늘리면 된다. 코일을 많이 감을수록 자기선속의 변화가 더 많이 누적되어 유도 기전력이 커지기 때문이다.
- 코일을 더 많이 감으면 유도기 전력이 증가해 전류가 세지므로 생산되는 전기의 양도 증가한다.
- 코일 감은 수를 늘리면 된다 같은 자기장 변화에도 더 큰 기전력이 유도되니까
- 패러데이 법칙에 따라 코일을 더 많이 감는다.
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코일 감은 수를 늘리는 경우.
코일을 더 많이 감음 → 같은 변화가 여러 번 겹쳐짐 → 유도 기전력 증가
옛날에 많이, 촘촘 논쟁이 있었음;
https://www.fmkorea.com/6355261524
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Ok, let's do potato.
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- 자기장의 변화 속도를 빠르게 해야 한다. 예를 들어 다섯이나 코일을 더빠르게 움직이거나 회전시키면 자기선속 변화가 커져 더 큰 유도 전압이 발생하고 전기를 더 많이 생산할 수 있다.
- 코일을 지나는 자기선속의 변화속도를 빠르게 하기 위해 자석의 움직임 속도를 증가시킨다.
- 자기선속을 빠르게 변화시켜야 한다. 자석을 더 빨리 움직이거나 코일을 더 빨리 회전시키면 된다.
- 전자기유도를 이용해 더 많은 전기를 생산하려면 자기선속의 변화 속도를 더 빠르게 해야 한다. 이는 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 유도 전압이 증가하기 때문이다. 예를 들어 자석이나 코일을 더 빠르게 움직이면 더 큰 전기를 얻을 수 있다.
- 자석을 더 빠르게 움직이거나 하는 방법으로 자기장의 변화량을 크게 해야 한다.
- 자기장 변화가 빨라질수록 유도전류가 증가하기 때문에 자석을 더 빠르게 움직인다.
- 자석을 빠르게 움직여 자기선속의 변화량을 증가시킨다.
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빨리 움직임을 논한 경우.
자석/코일을 더 빨리 움직임 → 자기선속이 더 빨리 변함 → 유도 기전력 증가
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- 자기장의 변화를 세게하기 위해 강한 자석을 사용한다.
- 자석의 세기를 더 세게 하면 더 높은 유도 기전력이 발생해 유도 전류도 세게 흐를 것이다.
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자석 세기를 바꾼 경우.
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| 강한 자석!! 네오디뮴! 더 강한 자석! 자서억! 네오디뮴 자석은 세계 제이이이이이일!!!!
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얘 중국에서 보낸 스파이일지도 몰라;
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- 발전기 속 코일이 감겨진 횟수나, 촘촘히 감기는 등 코일을 섬세하고 많이 감으면 전기가 더 많이 생산될 것이다.
- 코일을 더 촘촘하게 감아 만들거나 코일의 면적을 넓혀서 자기력선이 더 많이 지나가게 만든다.
- 코일을 더 촘촘히, 많이 감거나, 자석의 세기를 더 세게 하면 유도 전류를 통한 전기를 더 많이 생산할 수 있다.
- 자기장의 세기를 더 강하게 만드는 것이다. 전자기 유도 현상에서 발생하는 유도 기전력의 크기는 자석의 세기, 코일의 감은 횟수, 자석과 코일 사이의 상대적인 속도에 비례한다. 따라서 더 많은 전기를 생산하려면 자석의 세기를 강하게 하거나, 코일을 더 많이 감거나, 자석을 더 빠르게 움직여야 한다
- 자기장의 변화량을 크게하면(빠르게 움직이거나 자기장 자체의 크기를 크게해) 될 거 같다.
- 더 센 자석을 이용하거나 자석과 코일 간의 상대 속도를 증가시켜서 자기선속의 변화량을 증가시켜야 한다
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개념은 잘 알고 있음.
근데 문제에서 (1개만)이라고 했죠.
그래서 이런 답은
“아는 건 많은데, 질문에 맞게 하나로 딱 못 고른 상태”에 가깝습니다.
물리적으로는 맞는 내용이 많아요.
다만 시험/설문 답변으로는
→ 코일 감은 수 늘리기
또는
→ 자석을 더 빨리 움직이기
이런 식으로 하나만 딱 쓰면 더 좋았어요.
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- 코일을 많아 감아 전류를 많이 흐르도록 한다.
- 더욱 격렬하게 흔들어 영구자석이 지닌 역학적 에너지를 늘린다.
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아는 것 같은데.. 말이 애매함;;
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- 전류의 세기에 변화를 주어, 그에 의해 생기는 자기장의 변화를 키워서 유도전류를 더 생산한다.
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????
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맞지;;; 맞는데;;; 맞지만;;;
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두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르고 있다면 서로 어떤 영향을 줄까?
| 학생 답변
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교사 코멘트
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- 두 도선 사이에 서로를 당기는 인력이 작용한다.
- 인력을 받는다. 자기장의 방향과 전류의 향향을 고려하면 된다.
- 두 도선 사이에는 서로 끌어당기는 힘이 작용한다.
- 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르고 있으면 두 도선은 서로 끌어 당긴다
- 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르면 서로 끌어당긴다 전류가 흐르는 도선 주위에 자기장이 형성되고, 그 자기장이 다른 도선에 힘을 작용시키기 때문이다.
- 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르면 각 도선이 만든 자기장이 서로를 끌어당기는 방향으로 작용해 인력이 발생해서 서로를 끌어당긴다.
- 각 도선이 만든 자기장이 서로 영향을 주면서 같은 방향이면 인력이 발생한다.
- 두 도선은 서로 끌어당기는 힘인 인력을 작용하게 된다.
- 각 도선의 전류가 주변에 자기장을 만들고, 한 도선의 자기장이 다른 도선의 전류에 힘을 작용한다. 이 때, 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르고 있으므로 자기력이 작용하여 서로 끌어 당기는 인력이 생긴다.
- 서로 끌어당김 앙페르 법칙으로 보면 두 도선 사이 자기장이 상쇄되는 방향이라 인력이 작용함
- 전류의 방향이 같기에 오른손의 법칙을 사용하였을 때 같은 방향이므로 서로 인력이 작용할 것이다.
- 각 전류가 만든 자기장이 서로 다른 도선에게 힘을 가해 인력이 작용한다.
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오... 이건 핵심만 아주 정확하게 말한 답 👍
정답은
같은 방향으로 전류가 흐르면 서로 끌어당긴다 입니다.
핵심 흐름은 이거에요:
한 도선이 자기장을 만듦 → 그 자기장이 다른 도선에 힘을 작용함
→ 결과적으로 두 도선 사이에 인력이 생김
짧게 썼지만, 중요한 결론을 정확히 잡은 답들입니다.
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- 두 도선 사이에는 서로 끌어당기는 방향으로 인력이 작용한다. 한 도선에 흐르는 전류가 주위에 자기장을 형성하고, 이 자기장이 인접한 다른 도선에 물리적인 힘을 가하기 때문이다. 각 도선에서 발생하는 자기장의 방향과 전류의 방향을 오른나사 법칙과 플레밍의 왼손 법칙으로 분석하면 두 도선은 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받게 된다.
- 전류가 흐르는 직선 도선 주위에는 동심원 모양의 자기장이 발생하므로, 두 도선 중 한 도선은 다른 도선 주변에 자기장을 만들어냅니다. 이렇게 외부의 자기장 내에 놓인 도선에 전류가 흐르게 되면, 외부의 자기장과 도선 주위에 생기는 자기장이 상호작용하여 도선을 밀어내거나 끌어당기는 자기력이 작용하게 됩니다. 이때 오른손의 엄지손가락을 전류의 방향으로, 나머지 네 손가락을 자기장의 방향으로 향하게 하여 손바닥이 가리키는 힘의 방향을 찾아보면, 두 도선이 받는 힘의 방향은 서로를 마주 보게 되어 결국 서로를 끌어당긴다는 것을 알 수 있습니다.
- 전류가 흐르면 두 도선 모두 자기장이 생긴다. 두 도선의 자기장이 서로 영향을 주면서 서로 끌어당기는 힘이 작용한다. 자기장 속에서 전류를 받는 도선은 힘을 받기 때문이다.
- 자기력의 방향을 찾고 힘의 방향을 찾아보면 서로를 당기는 방향이다.
- 두 도선 사이에는 끌어당기는 힘이 작용한다. 왜냐하면 한 도선에 흐르는 전류가 자기장을 형성하고 그 자기장 속에 있는 다른 전류가 흐르면서 로렌츠의 힘으로 인해 서로를 향하는 방향으로 힘을 받기 때문입니다.
- 두 도선 A와 B가 A가 왼쪽, B가 오른쪽에 있다고 가정하고 두 도선 사이의 위치에 생기는 자기장을 생각해보면 도선 A는 A의 오른쪽에서 자기장이 들어가는 방향으로 생기고, B는 B의 왼쪽에서 자기장이 나오는 방향으로 생긴다. 이때 오른쪽 도선은 왼쪽 도선이 만드는 들어가는 방향의 자기장에서 전류가 흐르므로 왼쪽으로 힘을 받고, 왼쪽 도선은 오른쪽 도선이 만드는 나오는 방향의 자기장에서 전류가 흐르므로 오른쪽으로 힘을 받는다. 따라서 두 도선은 서로 당기는 힘을 받는다.
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이건 원리까지 잘 설명한 답.
단순히 “끌어당긴다”에서 끝난 게 아니라,
한 도선이 만든 자기장이 다른 도선에 힘을 준다까지 갔어요.
즉,
전류 → 자기장 생성
다른 도선은 그 자기장 속에서 힘을 받음
→ 서로 가까워지는 방향으로 작용
이 흐름을 이해하고 있으면 아주 좋습니다.
다만 법칙 이름은 조금 섞여 있는 경우가 보이는데,
여기서는 보통 오른손 법칙으로 자기장 방향을 보고,
자기장 속 전류가 받는 힘으로 판단하면 충분해요.
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- 각 도선 주위에 형성되는 자기장의 방향을 오른손 법칙으로 확인해 보면, 두 도선 사이 공간에서 자기장의 방향이 서로 반대(두 도선 사이에서 한쪽은 들어가는 방향, 한쪽은 나오는 방향)여서 자기장이 약해집니다. 밀도차에 의해 인력이 형성될 것 같습니다.
- 서로 인력이 작용할 것 같다. 두 도선 사이에 형성된 자기장은 서로 반대 방향이여서 상쇄되므로 자기장의 밀도 차가 생기고 두 도선 사이에 인력이 작용한다.
- 두 도선 중앙의 자기장은 상쇄되고, 양 끝쪽은 각각 합산된다.
- 전류의 방향이 같으므로 자기장의 방향도 동일하게 형성된다. 이 때 두 도선의 자기장이 겹쳐지는데, 두 도선의 안쪽 부분에서 자기장이 형성된 방향이 달라져서 힘이 두 도선의 안쪽 방향으로 작용하게된다.
- 전체적으로 자기장이 합쳐져 나타날 것 같고 두 도선 사이에서는 상쇄될 것이다
- 두 도선 사이의 자기장은 상쇄될 것이고 양 옆의 자기장은 보강될 것이다..? 전류끼리 영향을 주는 것은 잘 모르겠다
- 각 도선 주위에 만들어지는 자기장의 방향이 반대이기 때문에 두 도선 사이에 인력이 작용한다.
- 두 도선에 전류가 흐르면 도선을 중심으로한 동심원 모양의 자기장이 발생하는데 중심 부근에서는 자기장의 방향이 서로 반대이다. 따라서 상쇄 간섭이 일어나 두 도선의 중심 부근에서의 자기장이 상대적으로 바깥보다 약해져 둘 다 서로를 향한 방향으로 이동한다.
- 두 도선의 중간에서는 상쇄 간섭에 의해 자기력이 거의 0이 된다. 양옆 부분은 보강 간섭에 의해 옆으로 자기장이 세진다.
- 같은 방향의 전류가 흐르는 두 도선 사이에서는 자기장의 방향이 반대가 되어 일부 상쇄되고, 바깥쪽에서는 자기장이 같은 방향으로 보강된다. 이로 인해 두 도선 사이의 자기장이 상대적으로 약해지고 바깥쪽은 강하여 바깥의 힘 > 내부의 힘 이므로 서로 가까워진다. 따라서 인력이 작용한다고 볼 수 있다.
- 두 도선은 서로 인력을 받는다. 한 도선에 흐르는 전류가 주변에 자기장을 만들고 그 자기장 속에 있는 다른 도선이 힘을 받는데 같은 방향으로 전류가 흐를 때는 두 자기장이 도선 사이에서 서로 상쇄되어 바깥쪽으로 밀려나는 효과가 생기면서 두 도선이 가까워지는 방향으로 힘이 작용하기 때문이다.
- 두 도선 사이에서 흐르는 전류의 방향이 반대이므로 해당 자기장이 상쇄되어 약해진다. 상대적으로 사이의 자기장이 약하고 바깥의 자기장이 강하므로 두 도선 사이에 인력이 작용한다.
- 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르고 있다면 전류에 의한 자기장이 원형으로 생성되어 두 두선 사이의 자기력선이 상쇄되어 자기력이 작용하지 않는 빈 공간이 형성 되고 이 공간에 의해 두 도선은 서로 끌어당길 것 같다
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오... 이쪽은 그림으로 떠올리면서 설명한 친구들.
도선 사이 자기장은 약해지고, 바깥쪽은 더 세진다는 식으로
상황을 시각적으로 이해한 답이에요.
이 접근도 꽤 괜찮습니다.
실제로 많은 학생들이 이 방식으로 두 도선이 왜 끌어당기는지 이해해요.
다만 아주 본질적으로 말하면,
자기장 세기 차이 때문에 저절로 밀린다기보다는
한 도선이 만든 자기장 속에서 다른 도선의 전류가 힘을 받는다가 더 기본 설명입니다.
즉, 그림 감각은 좋고
그 위에 전류가 자기장 속에서 받는 힘을 얹어주면 완성.
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- 평행하거나 수직이라는 조건이 없지만 평행하다면 서로 당기는 힘이 작용할것
- 2가지 케이스로 정리할 수 있을 것이다. 1번: 2개 다 고정되어 있다면은 그냥 자기장이 전선 사이에서는 감소할 것이고 외곽으로 돌게 될 것이다. 2번:2개 중 하나라도 고정되어 있지 않다면은 서로 가까이 다가갈 것이다.
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문제를 꼼꼼하게 읽은 답.
특히 첫 번째 답은 아주 좋음.
사실 이런 문제는 보통 평행한 두 도선을 전제로 합니다.
즉, 같은 방향 전류가 흐르는 평행 도선이면
→ 서로 끌어당긴다
라고 보는 게 정석이에요.
조건을 따져 본 태도는 좋고,
다만 학교 문제에서는 대개 평행한 경우로 받아들이면 됩니다.
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- 영향을 줄 것 같다. 만약 3차원에서 두 도선이 있다면 도선을 중심으로 원 모양의 전자기장이 발생하게 되는데, 두 도선 사이에서 전자기장이 반대 방향으로 만나게 되어 상쇄되거나 자기장이 약해지는등 서로 영향을 줄 것 같다.
- 서서 약간 끌어당기지 않을까요 머릿속으로 상상해서 두 직선 도선이 있으면 이게 자기장이 서로의 도선쪽으로 형성되기 때문에 그럴것같습니다.
- 같은 방향으로 흐르면 자기장이 다른 도선으로 들어가는 방향이기 때문에 서로 끌어당기게 작용할 것 같다
- 서로 인력이 작용할 것 같다. 서로의 자기장의 서로의 도선이 들어가면서 인력이 작용할 것 같다.
- 같은방향으로 전류가흐르면 전류의 흐름에 따른 자기장이 형성되어 전류가 흐르는 도선에 자기장이 작용하여 두 도선에 서로를 형해 흘러갈 것이다.
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전체 방향은 맞습니다.
인력이 생긴다는 결론은 잘 갔는데,
설명이 조금 감각적이거나 용어가 덜 정리된 상태예요.
이럴 땐 그냥 이렇게 정리하면 됩니다:
한 도선이 만든 자기장이 다른 도선에 작용한다
→ 같은 방향 전류이면 서로 끌어당긴다
짧게 써도 훨씬 정확해져요.
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- 전류에 의해 형성되는 자기장의 세기가 서로 보강되어 강해질 것이다.
- 같은 방향으로 생기는 자기장의 세기가 강해질것같다.
- 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르면 전류가 흐르는 전선 주위의 자기장의 방향도 서로 같다는 것이므로 더 강한 자기장이 형성될 것이다.
- 오른손 법칙에 의해 같은 방향으로 전류가 흐를 때, 같은 방향으로 자기장이 작용하므로, 자기장이 더 커진다.
- 같은 방향으로 전류가 흐르면 주위의 자기장의 방향도 같을 것이다. 그러면 해당 자기장이 더 세지지 않을까?
- 두 도선 사이에서 상쇄가 일어난다. 가까울 경우에는 두꺼운 하나의 도선처럼 자기장이 발생할 것이다.
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이건 절반만 본 답.
자기장이 일부 공간에서 보강되거나 상쇄되는 건 맞는데,
문제는 서로 어떤 영향을 주느냐를 묻고 있었죠.
즉, 여기서 말해야 하는 핵심은
자기장 분포가 어떻게 되느냐 자체보다
→ 그래서 두 도선이 서로 끌어당긴다 입니다.
자기장 이야기만 하고
정작 인력을 말하지 않으면 답이 반쯤만 된 상태.
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- 도선 사이에는 서로 방해하고 바깥쪽은 겹치니까 안쪽으로 말릴것같음
- 들어가려는 방향과 뚫고 나오려는 자기장이 겹쳐지며 상쇄된다.
- 두 도선 사이의 자기장이 서로 상쇄될 것이다?
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부분 현상만 말한 답.
도선 사이 자기장이 상쇄된다는 관찰 자체는 맞을 수 있어요.
근데 거기서 한 단계 더 나가서
→ 그래서 두 도선이 서로 끌어당긴다
까지 말해줘야 문제에 대한 답이 됩니다.
즉, 중간 과정만 있고 결론이 빠진 답.
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- 두 도선이 서로 방향으로 각각 힘을 받을 것 이다
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힘을 받는다는 점까지는 갔지만,
어느 방향인지가 빠져 있어서 답으로는 아쉬움.
이 문제의 핵심은
서로 끌어당긴다를 분명하게 말하는 것.
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- 전류는 전하의 흐름이므로, 같은 방향의 전류가 만나면 전하의 양이 더해지니까 전류가 강해지는 효과가 날 것이다.
- 서로 전류가 간섭해서 조금 더 강한 전류가 흐르는 방향으로 흐를 것 같다고 생각하ㅂ니다
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대표적인 오개념.
두 도선에 같은 방향 전류가 흐른다고 해서
전류끼리 합쳐져서 더 세지는 것은 아닙니다.
전류는 각 도선 안에서 따로 흐르고,
서로 직접 섞이는 게 아니라
자기장을 통해 힘을 주고받는 것이에요.
즉, 전류의 크기가 합쳐지는 문제가 아니라
도선 사이에 인력이 생기는 문제입니다.
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문맥과 전혀 맞지 않음;;;
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생기부 기록 예시
각주
