이 틀은 틀:현재 교육과정:고급물리에서 관리한다.
틀:15개정 고급물리
배우는 이유
| 흥미적
이유
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출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~)
- 간단하게 던질 만한 질문이 없네... 오늘은 철학적 논의를 해 봅시다.
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| 직업적
이유
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- 전기기사, 전자기사 등 기사가 되기 위해. 기사는 간지나니까.
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| 학문적
이유
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| 너희들은?
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| 배워야 할 것
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도입
학습
영상
수업요약
핵심개념
전개질문
도착질문
- 자기력이 발생하는 이유는 뭘까? [특수 상대성 이론과 연관 있음]
- 움직이는 양전하가 균일한 자기장 속에서 자기력을 받아 휘어지고 있다. 자기력은 그 입자의 속력을 증가시키거나 감소시킬 수 있을까? 왜 그렇게 생각하는가?
학생들의 질문
자성
더 나아가기
교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~
수업 후, 흥미로운 것
시간이 남을 때에만 보세요~
자기력이 발생하는 이유는 뭘까? [특수 상대성 이론과 연관 있음]
| 답변
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선생님코멘트
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- 정지한 관찰자 시점에서는 전하가 자기장에 의해 힘을 받는 것이고 전하의 관점에서는 길이 수축으로 인해 발생한 밀도 차이에 의해 발생한 전기력을 받는 것이다.
- 자기력은 상대성 이론으로 보면 전기력이 관성계에 따라 다르게 보이는 현상이다. 전류가 흐르는 도선은 정지한 관찰자가 보면 전기적으로 중성이다. 하지만 도선 옆을 같이 움직이는 전하의 입장에서는 길이 수축 때문에 양이온과 전자의 간격이 서로 다르게 줄어들어 도선이 전하를 띤 것처럼 보인다. 그래서 그 전하는 전기력을 받고, 정지한 관찰자는 이를 자기력이라고 부르게 된다. 결국 전기와 자기는 별개가 아니라 같은 현상의 다른 모습이라고 이해했다.
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오, 훌륭. 실제 힘의 결과는 서로 모순되지 않아야 합니다!
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- 상대성 이론에 따라 전하가 움직이면 길이 수축 때문에 전하 밀도가 관찰자마다 다르게 보이기 때문이다. 그래서 정지한 관찰자에게는 중성인 도선도 움직이는 전하에게는 대전된 것처럼 보여 전기력을 받는데 모든 기준계에서 같은 결과가 나와야 하므로 정지한 관찰자 쪽에서는 이 힘이 '자기력'이라는 형태로 나타나야만 하는 것이다.
- 전하가 운동할 때 특수 상대성 이론에 따른 길이 수축 현상이 일어나 전하 밀도가 변하기 때문입니다. 이로 인해 관찰자의 기준틀에서 전기적 힘이 자기력의 형태로 나타나게 됩니다.
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왜 자기력이라는 설명이 필요한지를 '모든 관성계에서 물리적 결과가 일관되어야 한다'는 관점으로 접근했네요. 좋은 상대론적 사고.
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- 길이수축으로 인해 전하 밀도 변화가 생겨서
- 상대 이론의 길이수축으로 인한 정전기력의 변화로 인해 자기력이 발생함
- 전하의 입장에서 도선의 길이 수축으로 인해 중성이 아니게 되어서 생긴 전기력이 원인이다.
- 자기력은 다른 기준계에서 전기력이 나타나는 현상으로 볼 수 있다.
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간결해서 좋음..! 여기에 "누구의 기준계에서 어떤 전하의 밀도가 달라지는지" 덧붙이면 완벽할 듯? 상대론은 시점을 다루는 게 어려워서;;
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- 물체 안에서 전자의 스핀에 의해 자기력이 발생한다. 만약 두 스핀 방향이 같으면 자기력이 강해지고 스핀 방향이 반대면 자기력이 약해진다(상쇄)
- 움직이는 전하와 원자 수준에서 전자의 운동 및 회전하는 성질 때문에 생긴다.
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어;;;; 물어본 게 아닌데;
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- 모르겠어요 전류에서 상대론적인 시간 차이로 힘이 신기해지는건가
- 찾아보니 길이수축때문이라고 하네요 이해가 잘 안 돼요ㅜ
- 상대성과 어떻게 연결하지
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ㅎㅎㅎㅎ
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- 만유인력은 '질량'이라는 특징을 가진 모든 물체에 작용하고, 전기력은 '전하'를 띠는 입자라는 조건이 있을 때 존재하므로 자기력도 같은 이유로 '자성'과 같은 조건이 있을 때 발생하는 것 아닐까?
- 전기장과 자기장은 하나의 전자기장이니 전기력과 비슷하게?
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단일 자하..가 없기 때문에 그런 방식으로 다뤄선 안될 듯.
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- 자기력은 F = qv × B로 항상 속도 방향과 수직이므로, 속도 방향만 바꾸고 속력은 바꾸지 못한다. 수직인 힘은 일(W = F·s)을 하지 않아 운동에너지가 변하지 않으므로, 입자는 속력이 일정한 등속 원운동 or 나선 운동을 한다.
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그 근본 이유에 대해 묻는 질문이었음.
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???
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- 전자가 빛의 속도에 가깝게 이동하기 때문에 발생할 것 같다
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???
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ㅁㄴㅇㄻㄴㅇㄹ
생기부 기록 예시
각주
