전류고리에 의한 자기장에 대해서

1. 전류고리와 이로 인해 생성되는 자기쌍극자

외부 자기장이 존재하는 영역에 전류고리가 놓여있다면 이때 자기 쌍극자 모멘트 벡터와 자기장 벡터의 곱에 의한 힘이 작용한다. 자기쌍극자 모멘트의 벡터의 방향은 S극에서 N극으로 향하며 크기는 도선이 감긴 횟수(N)와 단면적(A)에 비례한다. 물론 자기쌍극자 모멘트의 크기와 방향 모두 전류의 세기에 영향을 받는다.

[그림 1]에서 자기쌍극자 모멘트의 방향은 오른손 규칙을 통해 알아낼 수 있다. 이때 [그림 1]에서 나타나는 전류의 방향을 따라 오른손으로 막대자석을 감싸면 퍼진 엄지의 방향이 의 방향이다.
2. 전류고리가 만드는 자기장
하나의 원형 고리가 고리의 수직 중심축 위의 한 점에 만드는 자기장을 고려하자. 그리고 중심축을 축으로 놓으면 축 위의 점에서 자기장의 크기는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 은 전류고리의 반지름이며, 는 고리 중심으로부터 그 점까지의 거리이다. 그리고 자기장의 방향은 고리의 자기 쌍극자 모멘트 의 방향과 같다. 식에서 막대의 길이가 전류고리의 반지름에 비해 압도적으로 클 때를 가정하자. 이때 식은 아래와 같이 나타낼 수 있다.

식…