균일한 외부 자기장 내 전류고리를 통한 자기유도와 에너지 전달

1. 균일한 외부 자기장 내 도체 전류고리의 접근

Lenz의 법칙에 의하면 자석이 전류고리를 향하여 움직이거나 혹은 멀어지는 방향으로 다가갈 때, 자기력은 외부에서 작용한 힘이 양의 일을 하게 함으로써 상대 운동을 방해한다. 또한, 유도된 전류가 흐를 때 물질의 전기저항으로 인해 생성된 열에너지는 전류고리를 이루는 물질 온도를 높인다. 이는 외력이 닫힌 전류고리와 자석으로 이루어진 계에 역학적 에너지를 열에너지로 바꾸어 전달함을 의미한다. 여기서 유도되는 동안 전류고리로부터 전자기파로 방출되는 에너지는 무시한다. 만약, 우리가 자석을 빠르게 움직인다면 외력은 더욱 강력하게 일을 할 것이며 이에 전류고리에서 열에너지로 전환되는 비율 또한 증가할 것이다. 다시 말해, 전환되는 일률 또한 증가할 것이다. [그림 1]은 지면으로 들어가는 방향의 외부 자기장 내 전류고리를 나타낸 것이다. 전류고리 내 폭의 길이를 , 자기장이 존재하는 영역 내 전류고리가 걸친 영역의 길이를 , 자기장의 축에 해당하는 영역의 길이를 라고 하자. 이때 우리가 전류고리를 등속도 의 크기로 당기거나 밀 경우, 전류고리의 면적이 변하면서 Faraday의 법칙에 따…