1. 자기력선 (磁氣力線, Line of Magnetic Force, Magnetic Flux Line)
ㅇ 자기력선의 의미
- 자계의 힘을 나타내는 가상의 선
ㅇ 자기력선의 방향
- 균일 자기장 내 서로 평행하며, 서로 간에 교차하지 않음
. 자석에 의한 자기력선 방향은, N극에서 S극을 향하며,
. 전류에 의한 자기력선 방향은, 동심원을 그리며, 오른손법칙을 따름
ㅇ 자기력선의 특징
- 항상 닫혀 있음
. 전기력선은 (+) 전하에서 시작하여 (-) 전하에서 끝나지만,
. 자기력선은 닫힌 경로를 형성함
. 결국, 독립된 원천 즉 자하는 존재하지 않음
2. 자속 (磁束, Magnetic Flux) : ψm [Wb]
ㅇ 어떤 면을 통과하는 자기력선의 집합/다발(또는 자기력선의 수)
ㅇ 자속의 표현 : 보통 ψ 를 사용
- ψm = ∮s BㆍdS
. ψm : 자속 [Wb], B : 자속밀도 [Tesla = Wb/㎡], S : 면적 [㎡]
ㅇ 자속의 단위 : 웨버[Wb](SI 단위계) 또는 맥스웰[Maxwell](CGS 단위계) 사용
- 1 [Wb] = 1 [V·s] = 1 [T·㎡] = 1 [J/A] = 108 [Mx (Maxwell)]
. CGS 단위계에서, 자기력선 1개의 선을 1 [Mx, 맥스웰(Maxwell)]로 함
. SI 단위계에서, 1 [Wb] = 108 [Mx] = 1억개의 자기력선 수
3. 자속 밀도 (磁束密度, Magnetic Flux Density) : B [Wb/㎡] or [Tesla]
ㅇ 단위 면적을 통과하는 자속(磁束)의 양 ☞ 자속밀도(Magnetic Flux Density) 참조
- 자기력선의 밀집도
4. 자속 보존의 법칙 : (`정 자기장에서의 가우스법칙`이라고도 함)
ㅇ ∮s BㆍdS = 0 [Wb]
- 자속선은 항상 폐곡선 경로를 만듬
. 독립된 자극(Magnetic Pole) 또는 자하(Magnetic Charge)가 없음을 나타냄
5. 자속 쇄교 (磁束鎖交)
※ ☞ 자속 쇄교 (Magnetic Flux Linkage) 참조
- `전류의 통로인 폐곡선`과 `자속 적분로가 만드는 폐곡선`이 서로 얽혀지는 것
. λ = N ψ [Wb Turns]
6. 시변 자속 (時變磁束)
ㅇ 자속 변화가 전류(기전력)를 유도(만들어냄) ☞ 패러데이 법칙 참조
[# e\,m\,f = e_{\,induced} = - \frac{dΦ}{dt} \quad #]
[V] (`-` 부호는 렌쯔의 법칙 참조)
7. 자속과 자성물질 간의 관계 : 투자율 μ [H/m]
ㅇ 투자율 : μ = μ。μr
- B = μH (H는 매질과 무관)
. 매질에 따른 자성 특성의 차이를 설명코자하는 비율
.. 얼마나 쉽게 자기 유도 될 수 있는 정도
.. 매질이 자화되는 정도
※ 강자성체(철심 등)는,
- 투자율이 높기 때문에 작은 전류로도 큰 자속을 얻을 수 있음
ㅇ 한편, 투자율 μ 는,
- 상자성체,반자성체 : μ가 상수임
- 강자성체,준강자성체 : B가 H의 일차함수가 아님
. 자기포화, 자기 이력 현상 등이 나타남
8. 자속의 발생
ㅇ 자석 (영구자석, 전자석)
- 영구 자석 : 잔류 자기를 오래동안 유지하는 물질
- 전자석 : 전류가 흐르는 코일과 철심으로 됨