[자연과학] 물리학 및 실험 - 전류와 전류 사이

물리학 및 실험 - 전류와 전류 사이
배경 이론
서로 떨어진 도선에 흐르는 전류사이에 미치는 힘은 먼저 한 전류에 의해 주위 공간에 자기마당이 형성되고 이 자기마당 안에 전류가 흐르는 다른 도선이 놓이면 이 도선의 전류가 자기마당에 의해 힘을 받는 것으로 생각할 수 있다. 두 평행한 직선 도선을 흐르는 전류를 각각 ia와 ib, 도선 사이의 거리를 d 라고 하면 전류 ia 에 의해 생긴 자기마당은 전류 ib가 흐르는 도선 위치에서 그 크기가
Ba 〓 μoia/(2πd) (1)
이고, 방향은 오른나사의 법칙을 따라서 [즉, 전류 ia의 방향으로 진행시키기 위해 오른나사를 돌려야 하는 방향] 아래 방향이다. 윗 식에서 μo 는 투자율로서 진공 또는 자성이 없는 물질 안에서 μo 〓 4πx10-7Tm/A 로 정의된 값이다.
이 자기마당에 의해 전류 ib 가 흐르는 도선 b 의 길이 L 인 부분이 받는 힘은
Fba 〓 ibL x Ba (2)
이다. 그림에서 자기마당과 전류 ib의 방향이 서로 수직이므로 이 자기힘의 크기는
Fba 〓 ibLB 〓 μo iaibL/(2πd) (3)
이고, 단위 길이의 도선이 받는 힘은
Fba/L 〓 μo iaib/(2πd) (4)
가 된다. 도선에 가해지는 힘은 측정할 수 있는 양이므로 이로부터 거리 1 m 만큼 떨어져 있는 두 도선에 같은 크기의 전류 ia 〓 ib 〓 i 가 흐를 때, 단위 길이당의 도선이 받는 힘의 크기가 2 x 10-7 N 이 되는 전류의 크기 i 를 1 A(암페어) 로 정의한다. 그러면 식(4)에서 비례상수(투자율)는
μo 〓 4πx10-7N/A2 …

1 N 〓 1 Amt (6)